分子伴侣Calnexin/Calreticulin和Erp57在流感病毒HA蛋白成熟过程中的作用研究

Hemagglutinin (HA) of influenza virus is key determinant in viral attachment, entry, and infection of target cells, maturation of HA is the prerequisite for packaging of infectious virus particles. It has been well established that three molecular chaperones in cellular endoplasmic reticulum, Calnexin (CNX), Calreticulin (CRT) and Erp57, are involved in the maturation of HA. How these molecules, however, influence viral infectivites through promoting HA’s maturation is still unknown. In our previous study, we found that knocking out of CRT did not influence HA trafficking from endoplasmic reticulum to cell membrane, but inhibited functional maturation of HA. To further illustrate the roles of CNX, CRT and Erp57 in HA maturation, we screened CNX and Erp57 single knock out as well as CNX/CRT, CNX/Erp57 and CRT/Erp57 double knock out cell lines. These genetic knock out cells, together with CNX, CRT and Erp57 over-expressing cells, will be used to study the expression profile of HA protein in both time and space manners. In addition, infectivities of HA-pseudotyping viruses from different cell lines will be tested. Results of this study will extend our knowledge about HA maturation, and is valuable for the development of new anti-viral drugs.

流感病毒血凝素蛋白（HA）的成熟状态决定了病毒组装及对靶细胞的感染效率。现已知HA的折叠和成熟需要细胞内质网伴侣分子Calnexin (CNX)、Calreticulin(CRT)及Erp57的参与，但这三者通过调节HA蛋白的成熟继而影响病毒对宿主细胞的感染的机理尚不明确。在前期研究中，我们发现CRT的缺失不会影响HA蛋白由内质网至细胞膜的运输，但会影响HA蛋白的功能性成熟。为进一步研究CNX、CRT和Erp57影响HA蛋白终成熟的机制及三者的协作关系，我们构建了CNX、Erp57单基因敲除及CNX/CRT、CNX/Erp57和CRT/Erp57双基因敲除细胞系，拟研究在不同分子缺失及过表达情况下HA蛋白表达的时间和空间规律，以及HA所整合的伪型病毒对细胞的感染水平差异，以期在蛋白和病毒粒子两个层面确定影响HA蛋白成熟的关键因素，从而为新的抗病毒药物研发提供理论基础。

流感是人类面临的主要公共卫生问题之一，由于耐药毒株的出现，有必要开发基于新型作用机制的抗流感病毒药物。病毒HA蛋白是启动感染的决定性蛋白，因此阐明HA蛋白在细胞内的合成机理具有重要意义。本研究首先构建了质网分子伴侣CNX/CRT/ERP57的基因敲除细胞系，检测这三种分子与HA蛋白折叠、成熟的关系；之后鉴定了HA蛋白如何调控细胞内质网稳态、以及宿主相关通路和分子降解HA蛋白的确切机制；最后检测了所鉴定关键分子对流感病毒复制的调控模式。研究结果表明，CNX/CRT/ERP57可以调控HA蛋白的折叠，错误折叠的HA蛋白在内质网中聚集而诱发有IRE1通路介导的内质网应激反应。之后细胞启动由EDEM1/EDEM2和ERMAN1调控的蛋白降解，进一步研究发现EDEM1/EDEM2和ERMAN1的酶功能活性决定了其HA蛋白降解功能；重要的是，抑制EDEM1/EDEM2和ERMAN1三个分子的表达，可以显著增加流感病毒HA的表达，继而促进病毒复制。本研究不但鉴定了一个新的抗流感病毒通路，同时首次提出流感病毒HA到但是一种病原模式分子，而细胞内质网应激及其下游的蛋白降解是一种对抗流感病毒的天然免疫机制，这一理论丰富了抗病毒天然免疫的内涵，具有较为重要的理论价值。