鲫疱疹病毒膜蛋白参与病毒侵染和传播的分子机制

Crucian carp Carassius auratus herpesvirus (CaHV) can cause acute outbreaks of gill hemorrhages of diseased fish with high mortality, and it is most virulent strain of emerging fish herpesviruses. Herpesvirus has rich envelopes, in which virus-encoded membrane proteins are inserted, and the viral membrane proteins are usually key players in the pathogenesis of infectious diseases. But the role of fish herpesvirus membrane protein in invasion and transmission is unclear. Identification of fish herpesviral membrane protein and protein-protein interaction screening is the crucial step in elucidating the pathogenesis of fish herpesviruses. Therefore, based on CaHV histopathological observation, genome structure analysis, CaHV-G protein-coupled receptor (GPCR) characteristic and subcellular localization from previous researches, this project attempt to find fish herpesvirus genes encoding membrane proteins that mediate infection and transmission by using genomic data, construction of variants and their function annotation, and accordingly to uncover effector proteins and pathway of proteins interaction through the specific gene amplification, extraction of viral membrane protein, yeast two-hybrid and so on. Then the molecular pathogenesis underlying herpesvirus membrane proteins will be further elucidated. Clarifying the molecular mechanism of fish herpesviral membrane protein interaction with its effector protein may provide important clues for understanding the route of transmission of viral disease in aquaculture animals, and create innovative techniques and tactics to resist herpesviruses.

鲫疱疹病毒(CaHV)是导致鲫急性鳃出血病及高死亡率、新现的鱼类疱疹病毒强毒株。疱疹病毒颗粒富含插入病毒膜蛋白的囊膜，在病毒病发生过程中充当重要角色，但尚不清楚鱼类疱疹病毒的膜蛋白在病毒入侵和传播中是如何发挥作用的。鉴定鱼疱疹病毒膜蛋白和筛选其互作蛋白是阐明鱼类疱疹病毒致病机理的重要环节。为此，基于我们前期有关CaHV 致病病理观察、基因组架构剖析、CaHV-GPCR蛋白特性分析及亚细胞定位等研究基础，本项目拟借助CaHV基因组信息、构建系列变异子及基因功能注释等，寻找编码介导感染和传播的鱼疱疹病毒关键膜蛋白基因；经特异基因扩增或病毒膜蛋白萃取、酵母双杂交等，筛查与其互作的效应蛋白及互作方式，从而揭示鱼类疱疹病毒经操纵膜蛋白入侵、感染和传播的分子机制。关于鱼疱疹病毒膜蛋白及效应蛋白参与病毒侵染和传播的研究，将为认识水产动物病毒病及其传播的分子途径提供重要线索，并由此研发抗疱疹病毒的新技术。

基于对鱼类高毒力疱疹病毒株，鲫疱疹病毒(CaHV)的鉴定及其基因组测序，对参与病毒入侵和传播的鲫鱼疱疹病毒的膜蛋白进行了研究。获得主要结果如下：对CaHV ORF31R (CaHV-31R)基因编码蛋白的特性和亚细胞定位进行研究。该病毒蛋白由一个跨膜结构域和一个典型的RNase E/G蛋白家族结构域组成，并可与细胞质中具有单层膜的两个细胞器 (即内质网和高尔基体) 共定位。鉴定鲫疱疹病毒关键膜蛋白CaHV-138L, 该蛋白包含两个跨膜(TM)域和一个免疫球蛋白C-2 (IGc2)结构域，可靶向线粒体蛋白FoF1-ATPase，由此可介导线粒体ATP合成为病毒复制提供能量。进一步研究鲫鱼疱疹病毒五种环指蛋白的结构与功能多样性, 包括蛋白质的大小、骨架结构、亚细胞定位和泛素化活性。结果表明，全长蛋白具有泛素化活性，而RING结构域缺失的突变体则失去其活性。它们的活性被证实为是E3泛素连接酶活性，而RING域决定这些蛋白是否有泛素化活性。它们呈现不同的亚细胞定位, 而RING区域外的序列决定了鱼疱疹病毒的亚细胞定位和泛素化活性水平，表明鱼疱疹病毒的RING指蛋白在病毒与宿主的相互作用中具有多种功能。. 代表性成果：项目执行期间，获授权国家发明专利2项；发表有基金项目编号(31772890)标注的论文19篇 (其中第一标注的 SCI 论文 10 篇)；在国（境）内外学术报告10 次；担任Hydrobiology 的编委，该刊为在线出版的国际性、同行评议、开放获取的关于水生命和生命过程的科学杂志。培养博士后2名，博士4名，硕士4名。博士后徐黎明获国家重点研发计划——政府间国际科技创新合作重点项目(2021)、国家自然科学青年基金(2018)、博士后基金(2019)特别资助、及博士后基金(2018)一等资助；博士后任广明获国家自然科学青年基金(2020)资助。