PRRSV结构蛋白GP4与其入侵受体CD163的相互作用机制研究

Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) is the causative agent of porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS), which is characterized by reproductive failure in late-term gestation in sows and respiratory diseases in swine of different ages. PRRSV has caused huge economic losses in swine industry since its world-wide spread in the 1990s. Porcine CD163 (pCD163) is an indispensable receptor for PRRSV invasion. Previous studies have shown that PRRSV Glycoprotein 4 (GP4) plays a significant role in the interaction between PRRSV and pCD163. However, the exact binding details of PRRSV GP4-pCD163 are not clearly determined yet. In this study, we used structure-based studies to elucidate the key residues and the binding sites between PRRSV GP4 and pCD163 as well as their interaction mechanism. The study may expand our knowledge in the invasion of PRRSV and support the in-depth information for the development of clinical drugs and vaccines against PRRSV.

猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是由猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）引起的高度接触性传染疫病。自上世纪90年代发现以来，PRRSV已对全球养猪业造成了巨大的经济损失。据报道，猪源CD163（pCD163）是PRRSV入侵的必需受体。研究发现，PRRSV结构糖蛋白GP4在PRRSV-pCD163相互作用中起关键作用，但二者之间具体的互作机制尚不清楚。本项目拟从结构生物学角度出发，基于项目申请人已解析的pCD163 功能结构域晶体结构，利用结构、功能实验深入研究PRRSV GP4蛋白与pCD163结合的关键氨基酸、作用位点和功能结构域，阐明PRRSV GP4蛋白与pCD163的相互作用机制，为深入研究PRRSV入侵过程、致病机理和临床防控奠定基础。

猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是由猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）引起的高度接触性传染疫病，对全球尤其是我国养猪业造成了巨大的经济损失。国内外研究证实猪源CD163是PRRSV感染宿主的必需受体，其中第5个富含半胱氨酸的结构域（SRCR5）为该受体介导PRRSV感染的关键结构域。然而，CD163与PRRSV具体的相互作用机制尚不清楚。本项目首先利用果蝇胚胎S2细胞和巴斯德毕氏酵母X-33细胞分别重组表达了猪源CD163 SRCR5结构域、SRCR5-9结构域，人源CD163-L1 SRCR8结构域，猴源CD163 SRCR5结构域等目的蛋白；经纯化通过蒸汽扩散坐滴法获得了高质量的蛋白质晶体；在上海同步辐射光源对优质晶体进行了X-射线衍射数据收集和处理；通过分子取代获得初始相位，然后通过多种软件处理获得了高分辨率蛋白质晶体结构；基于晶体结构比对结合病毒吸附、侵入、复制、翻译、释放等功能试验鉴定出CD163介导PRRSV感染的重要氨基酸位点及作用机制。CD163 SRCR结构域蛋白晶体结构的获得填补了CD163结构信息的空白，同时丰富了清道夫受体家族的结构信息；CD163介导PRRSV感染重要氨基酸位点的鉴定为阐明PRRSV感染机制及抗PRRSV基因编辑猪选育提供了分子依据。另外，基于研究中的新发现，本项目增加了DAP12在PRRSV抑制宿主细胞天然免疫应答中的作用机制、PRRSV膜融合机制和PRRSV GP5蛋白单克隆抗体制备与鉴定等研究，揭示了非肌肉肌球重链蛋白IIA（NMHC-IIA）通过DAP12-Syk信号通路拮抗宿主天然免疫的新功能及PRRSV利用NMHC-IIA-DAP12-Syk抑制宿主抗病毒炎症应答的新机制，揭示了PRRSV感染中唾液酸粘附素抑制宿主细胞天然免疫的新功能，为PRRSV快速鉴别诊断提供了工具。综上所述，本项目研究结果为深入理解PRRSV致病机制奠定了基础，为PRRSV新型药物开发、新型疫苗研制提供了靶点。