基于HA和NS1蛋白结构的甲型流感病毒传播与致病机理研究

Influenza A virus is the causative agent in the influenza pandemics and annual flu reason, which have resulted in millions of death and countless sick. It is of great importance to understand the molecular and structural basis of influenza pathogenesis. HA and NS1 are two vital proteins in the infection of influenza A viruses. HA is the receptor binding protein and also responsible for the viral fusion with the host cells. Despite substantial efforts invested in its structural characterizations up to date, including our own, many subtype structures remained to be investigated. Our effort to unravel the other HA subtype structures will help to elucidate the mechanisms of cross species transmission and pathogenesis of influenza A viruses. NS1 protein is the viral antagonist to the host's defense mechanisms. A stumbling block in its research is the difficulty to determine its full-length structure. A previous full-length NS1 structure contradicts some of the important biological data. We have carried out the preliminary investigation of the full length structure of NS1 with biological relevance and are in the process of understanding its conformational switching to the regulation of influenza pathogenesis. In conjunction with efforts to characterize the complex structures with host proteins, this study will shed light on the molecular mechanism of influenza infection.

自20世纪以来，流感病毒多次引发大流感，并导致了每年都有的季节性流感，对人类健康造成了严重危害。本课题以结构和分子生物学为手段，研究流感病毒的两个关键蛋白:HA和 NS1的晶体结构及其与病毒致病的关系。HA是流感病毒的受体结合蛋白并负责其与宿主细胞的融合。虽然目前已有多个HA结构得以解析，但由于流感有多种HA亚型，每种亚型的特征不同，研究更多HA亚型的结构对阐明流感病毒的跨种传播和致病机理有重要意义。NS1是病毒拮抗宿主抗病毒反应的主要分子，然而它的全长结构至今没有得到很好的解析,先前解析的NS1结构与现有的生物学数据不符。我们已初步解析了有生物学意义的NS1全长结构，正在研究其构象变化与流感病毒致病的关系。我们也将更进一步地研究NS1与宿主蛋白的相互作用。由于HA和NS1在流感病毒致病中起到了关键作用，它们的研究能够阐明流感病毒致病的分子机制和结构基础，为流感病毒的预防控制和治疗打下基

流感是人类健康的重大威胁。本课题以结构生物学为手段，研究流感病毒两个关键蛋白HA和NS1的作用机制。有如下三个研究目标：.（1）.研究不同亚型HA蛋白之间结构方面的差异，以及HA蛋白与不同宿.主受体之间结合的差异，通过此差异阐明HA与流感病毒大流行以及宿主选择之间的联系。.（2）.揭示NS1全长蛋白结构及其构象与功能之间的联系，解析NS1对流感病毒致病的分子调节机制。.（3）.研究NS1蛋白与多个宿主相关蛋白相互作用的结构基础，阐明NS1蛋白与流感病毒高致病性的联系。..目标（1）在我们课题立项之后，别的课题组在这方面已经取得了很多得进展，没有太多的空间让我们施展。所以我们的重点工作还是放在了研究目标的（2）和（3）上，即重点研究流感病毒NS1的结构与功能。我们做了如下工作：..1. 解析了野生型NS1的全长即多个与功能相关的结构，提出了双链RNA通过调节NS1构象来调节其功能的观点.2. 通过荧光方法证明双链RNA调节NS1构象.3. 研究NS1-TRIM25-RIG-I之间的相互作用。解析了TRIM25与RIG-I相互作用的PRYSPRY结构域的结构.4. 证明TRIM25与NS1及RIG-I的作用都太弱，没有获得可结晶的复合物；.5. 我们转而采用核磁共振方法研究TRIM25与NS1和RIG-I的相互作用。完成了TRIM25的PRYSPRY结构域的核磁指认(assignments).6. TRIM25主要作用于RIG-I的CARD1和CARD2结构域。我们获得了RIG-I的CARD2结构域的核磁谱.7. 获得了TRIM25与RIG-I的CARD2结构域相互作用的数据，建立了相互作用的模型，获得初步的生物学数据.8. CARD1结构域在溶液中主要以聚集太的形式存在，给核磁研究增加了困难。目前我们还在解决CARD1的核磁谱..除了上述研究，我们采用电镜的方法研究NS1在溶液中的构象，但因为NS1的个头在电镜可研究的下限，尽管诸多的努力，最终没有获得可用的数据。我们也研究了多个蛋白于NS1的相互作用，包括Crk,和PI3K。然而经过多方努力，未能获得NS1与这些相互主要蛋白的复合物晶体。..我们的结构揭示了NS1全长的正确结构，并采用核磁共振手段，揭示NS1与宿主的相互作用模式。为NS1的作用机制研究开辟了新的途径。