关键宿主因子Hsp90介导的昆虫细胞actin核内聚合在杆状病毒BV形成中的作用机制

As an important molecular chaperon, Hsp90 plays crucial roles in maintaining the normal physiological functions of cells. In addition, it was found to regulate key infection steps of several viruses. In our previous research, Hsp90 was detected to be incorporated into the budded virion (BV) of baculovirus. Inhibition of Hsp90 activity or expression showed limited impact on virus entry, viral genomic DNA replication and nucloecapsid assembly. However, BV production in infected supernatant deceased to a virtually undetectable level; EM observation showed that newly- assembled nucleocapsids were retained in infected nucleus and failed to be transferred to cell periphery for BV budding. These results suggest that Hsp90 may be a novel key host factor involved in BV formation. Further study indicated that nuclear polymerization of actin essential for BV budding might be an important target of Hsp90 in the regulation of BV formation. In this project, we are going to further investigate 1) the role and mechanism of Hsp90 in participating baculovirus-induced nuclear localiztion of actin; 2) the mode of action of Hsp90 in virus-induced nuclear polymerization of actin; and 3) the significance of the interaction between Hsp90 and actin skeleton for BV formation. This project is expected to unravel the regulatory mechanism of Hsp90 in BV formation for the first time, which will facilitate the illustration of the interaction between baculovirus and insect host cells, and extend the knowledge of physiological functions of insect Hsp90 and the mechanism of actin polymerization in insect cells.

Hsp90作为一类重要的分子伴侣，不仅负责维持细胞正常的生理功能，还被发现调控一些病毒感染的关键步骤。我们发现，昆虫细胞Hsp90被包装在杆状病毒出芽型粒子BV中。当其功能被干扰时，对病毒入侵、复制及核衣壳组装影响较小。然而，BV的产生几乎完全被阻断；电镜观察到核衣壳滞留于核内而无法被输出至胞质中出芽形成BV。提示Hsp90可能是参与BV形成的一个新的关键宿主因子。进一步发现，病毒诱导的actin核内聚合可能是Hsp90调控BV形成的作用靶点。本项目拟深入解析1）Hsp90参与病毒诱导的actin入核运输的分子机制；2）Hsp90介导病毒诱导的actin核内聚合的作用机制；3）Hsp90与actin骨架的动态互作对于BV形成的意义。预期将首次揭示Hsp90参与BV形成的作用机制，不仅促进对于杆状病毒与昆虫宿主相互作用的阐释，还将拓宽对昆虫细胞Hsp90生理功能和actin聚合机制的认识。

Hsp90作为一类重要的分子伴侣，不仅维持着细胞正常的生理功能，也被发现调控一些病毒感染的关键步骤。杆状病毒是一类昆虫特异性的大DNA病毒，在生物技术和生物防治领域具有重要的应用价值。我们的前期研究发现，Hsp90可能是参与出芽型病毒(BV)形成的一个关键宿主因子。本项目的研究内容主要为1) Hsp90参与病毒诱导的actin入核运输的分子机制；2) Hsp90介导病毒诱导的actin核内聚合的作用机制；3) Hsp90与actin骨架的动态互作对于BV形成的意义。通过4年的研究，我们取得了一系列重要结果和关键的科学数据：1) 深入揭示了Hsp90调控杆状病毒感染的分子机制，发现Hsp90至少从两个方面调控杆状病毒的感染和形态发生：i) 调控与actin聚合相关的关键宿主蛋白Arp2/3复合物中P40亚基的蛋白表达和入核运输，从而促进BV出芽所必需的actin核内聚集；ii) 此外，还调控了与病毒形态发生相关的病毒结构蛋白的表达和入核运输，从而参与了病毒的形态发生；2) 全面揭示了宿主蛋白Ter94在杆状病毒感染中的重要作用，发现了Ter94被包装到杆状病毒粒子中，在杆状病毒的复制工厂形成、基因组复制及病毒形态发生等多个步骤中发挥了重要作用，加深了对于Ter94这个ATP酶生物学功能的认识；3) 此外，还研究了Hsp90在一种新型蜱传布尼亚病毒感染中的作用，发现Hsp90可以促进发热伴血小板减少综合征病毒(SFTSV)的复制，具体的机制是通过与病毒非结构蛋白NSs互作，从而辅助NSs的蛋白稳定性，提示Hsp90可以作为抗SFTSV药物开发的靶点。上述研究不仅加深了对于杆状病毒感染机理及与宿主互作机制的阐释，丰富了对昆虫细胞actin聚合机制的理解，此外，还拓宽了对Hsp90在不同病毒感染过程中生物学功能的认识。..截止目前，共发表项目标注SCI论文2篇，包括1篇发表在病毒学国际权威期刊Journal of Virology上。项目培养博士研究生3人 (均已毕业，其中1人获中国科学院武汉病毒研究所2018届优秀毕业生”称号)。项目负责人王曼丽获从副研究员晋升为研究员(2019年)。比较圆满地完成了项目任务目标。