不同种属Mx蛋白抑制猪瘟病毒增殖的分子机制研究及其关键结构域分析

The Myxovirus resistance (Mx) dynamin-like GTPases are key antiviral effectors of the type I interferon (IFN) system in the host. Recent reports have shown that Mx proteins play a major role in the innate immunity of the host against viral infection and inhibit the replication of some RNA viruses and a few DNA viruses. However, less is known that how Mx family members inhibit other viruses causing animal diseases. Our previous research has shown that porcine Mx1 (poMx1) inhibits Classical swine fever virus (CSFV) replication. Mx family members originated from the different species harbor not only conservative but also divergent structural domains. In this study, we will study the molecular basis of how Mx proteins from porcine, bovine and human act against CSFV replication in PK-15 cell line. The specific aims of this project are: 1)to investigate the antiviral activity of Mx proteins originated from porcine, bovine and human species against CSFV replication using qRT-PCR and TCID50 assays. 2) to investigate the interaction of Mx and CSFV proteins and explore how GTPase activity and single nucleotide polymorphism affect the anti-CSFV activity of Mx. 3)to define the crucial domains with the conservative amino acids in Mx family members determine the anti-CSFV ability. 4) to identify the susceptibility of NS5B proteins from three CSFV strains with the different virulence against Mx proteins using RdRP assay. This project will provide insights for the less-studied area about Mx proteins against CSFV.

Mx蛋白是一种能够抑制多种病毒增殖的由I型干扰素诱导宿主细胞产生的抗病毒蛋白，但是在抑制动物病毒方面报道不多。不同物种之间，Mx蛋白在结构上具有较高的保守性，也存在各自特殊的结构域。我们前期研究表明猪Mx1蛋白能够抑制猪瘟病毒(CSFV)的增殖。本项目将研究不同种属（猪、人和牛）的Mx蛋白抑制CSFV的增殖及其分子机制，鉴定Mx蛋白抗CSFV的关键蛋白结构域。内容包括：1）克隆和表达不同种属（猪、人、牛）Mx蛋白，通过荧光定量PCR和TCID50鉴定它们的抗病毒效果；2）在PK-15细胞中，通过研究Mx蛋白与病毒蛋白互作、GTP酶活性和基因多态性分布（SNPs）影响病毒增殖来揭示其分子机制；3）通过杂合体研究Mx蛋白发挥抗病毒的关键结构域；4）RdRP鉴定Mx蛋白影响NS5B的活性来研究不同毒株的NS5B蛋白对Mx的敏感性。我们的研究将有助于解析Mx蛋白家族在猪瘟防控中的作用及其机制。

Mx蛋白是一种能够抑制多种病毒增殖的由I型干扰素诱导宿主细胞产生的抗病毒蛋白，在不同物种之间，Mx蛋白在结构上具有较高的保守性，也存在各自特殊的结构域。研究发现Mx蛋白具有广谱的抗病毒活性，但是在抑制动物病毒方面报道不多。我们前期研究表明猪Mx1蛋白能够抑制猪瘟病毒(CSFV)的增殖。本项目将研究不同种属（猪、人和鼠等）的Mx蛋白抑制CSFV的增殖及其分子机制，鉴定Mx蛋白抗CSFV的关键位点。目前已经完成了以下研究：（1）克隆和表达不同种属（猪、人、鼠和牛）Mx蛋白，鉴定了它们的抗病毒效果；（2）研究了Mx蛋白与病毒蛋白互作、GTP酶活性和基因多态性的分布与抗病毒活性的相关性；（3）鉴定了不同种属Mx蛋白对相关动物病毒（日本脑炎病毒JEV和水泡性口炎病毒VSV）在宿主细胞内复制的影响。目前结果发现：（1）不同种属（猪、人、鼠或者牛）的Mx蛋白能够有效抑制CSFV和VSV在宿主细胞内的复制，但是对JEV的增殖影响不大；Mx1蛋白突变体的抗病毒实验也证实蛋白寡聚及细胞内定位是其抗病毒活性所必需的条件。（2）鉴定了猪源和人源的Mx蛋白抑制CSFV的分子机制，一系列实验证明了poMx1/huMxA与病毒的RNA依赖的RNA聚合酶NS5B有着直接的作用，影响了聚合酶活性，从而使得CSFV复制下降。（3）研究发现鼠源Mx1蛋白（mmMx1）具有抑制CSFV增殖的能力。胞核形式的Mx1可以抑制CSFV增殖，而胞浆形式的Mx2则不行。胞核形式mmMx1(WT/G83R)上调了病毒感染后IFNβ及其下游ISG15，从而抑制了CSFV的增殖；胞浆形式的Mx1（R614E），通过直接靶向病毒的Core蛋白，间接影响NS5B的聚合酶活性以此来抑制CSFV的增殖。(4)研究也证实泛素化修饰在协助Mx蛋白抗病毒机制中的作用，泛素化蛋白增强猪Mx1蛋白稳定性，发挥抗VSV活性。总之，通过本项目的执行，大量的研究不仅丰富了Mx蛋白抑制动物病毒增殖的研究，同时将有助于解析Mx蛋白家族在猪瘟防控中的作用及其机制。