流感病毒NS1蛋白对宿主RNA调控作用的研究

The NS1 is the only Non-structural protein of influenza A virus, which is required for efficient viral replication in host cells. While NS1 is known to interact with host antiviral factors, as a RNA binding protein, how NS1 interacts with host RNAs and whether the interaction plays a role in influenza virus-mediated inhibition of host antiviral defense remains unknown. Via the Cross-Linking and Immunoprecipitation-sequencing (CLIP-seq), Our preliminary data of this proposal identified the NS1-RNA interactome during influenza virus infection. Moreover, NS1 binds to a subset of mRNAs which are transcribed from immune response genes, such as RIG-1, OAS2. It shows that the binding of NS1 to these mRNAs can impairs their stability and protein expression. In the present proposal, we will systematically study the underlying mechanism in which NS1 regulates a subset of mRNAs which are involved in host antiviral response at genomics, molecular and cellular levels. The expected results will advance our knowledge of the NS1-host RNAs interaction and may suggest a novel influenza virus intervention strategy.

NS1是流感病毒中唯一的非结构蛋白，对于流感病毒在宿主中的有效复制起着至关重要的作用。已有研究表明NS1能与宿主天然免疫相关蛋白相互作用，然而作为一个RNA结合蛋白，NS1与宿主RNA的相互作用以及这种作用如何在病毒抑制宿主天然免疫应答方面发挥功能仍然未知。本项目前期利用紫外交联免疫共沉淀结合二代测序来捕获在病毒感染过程中与NS1结合的宿主RNA并对其进行测序分析。初步结果显示NS1主要结合一类参与宿主免疫调控相关基因的RNA，包括如RIG-1，OAS2等在宿主抗病毒应答中起重要作用的因子。NS1与这一类RNA结合后，影响了它们的稳定性，从而减弱成熟RNA的积累以及相应蛋白的表达，最终抑制了宿主的抗病毒应答。本申请将从基因组学，分子，细胞等几个层面系统研究NS1作为RNA结合蛋白对于宿主RNA，尤其是天然免疫相关基因的RNA的调控机制。研究结果有望为控制流感病毒的复制提供新的干预途径。

NS1对于流感病毒在宿主中的有效复制起着至关重要的作用。尽管NS1被认为是一种RNA结合蛋白，然而它与宿主RNA的相互作用以及这种作用是否以及如何在病毒抑制宿主天然免疫应答方面发挥功能仍然未知。本项目针对这一问题，对NS1与宿主RNA的结合谱，相互作用RNA的特点，NS1对结合RNA的调控方式、作用，以及这种作用对于流感病毒调节宿主天然免疫的意义等诸多方面开展研究。我们发现NS1主要结合一类参与宿主免疫调控相关基因的RNA，并且影响这些靶点RNA的稳定性，进而减弱成熟RNA的积累以及相应蛋白的表达，最终抑制了宿主的抗病毒应答。在本项目中，我们利用紫外交联免疫共沉淀的方式结合二代测序，获得了在流感病毒感染过程中与NS1结合的宿主RNA组学数据。对其分析发现主要是参与宿主免疫调控相关基因的RNA，比如RIG-I, OAS2等在宿主抗病毒应答中起重要作用的因子。进一步我们发现NS1水平的下调会导致以上因子的转录和蛋白水平的上调。进一步地，我们通过RNA免疫沉淀偶联QPCR明确了NS1与这些靶点RNA的结合以及具体区域，发现NS1会调节这些RNA的稳定性，进而影响它们的积累和蛋白的表达水平。另外，我们还发现NS1可以和宿主Sec13蛋白相互作用，在敲低Sec13时，流感病毒和口角炎病毒的复制能力都变弱。进一步地我们发现Sec13水平的下调会减弱病毒蛋白的表达，同时增强病毒感染后细胞中干扰素应答基因的表达。同时针对宿主RNA的出入核调控，我们还研究了核孔蛋白在宿主细胞RNA出入核的调控作用以及对细胞分化的作用，发现在部分核孔蛋白缺失时，并不会显著影响宿主RNA的出入核及胞内定位。总结起来，我们的发现证明了病毒NS1蛋白可以通过调节宿主RNA稳定性的方式来改变宿主的免疫应答能力，通过敲低NS1或抑制NS1与宿主RNA的结合，可以影响流感病毒的复制，这为控制流感病毒的复制提供新的干预途径。