宿主因子SUMO1与M1蛋白相互作用调节流感病毒复制的分子机制研究

H5N1 AIVs have caused huge economic losses for the poultry industry and even the overall national economy of some countries. Outbreaks of H5N1 AIVs in poultry and wild birds also pose a great threat to public health. The pathogenicity of the AIVs depended on the replication of the viruses. It is important to investigate the host factors and clarify the molecular mechanism during viral replication for illuminating the pathogenicity of AIV. M1 protein of AIV plays significant role in virus replication. In previous study，we have found that the amino acids at 215 site of M1 protein influenced the replication of AIV through changing the location of M1-vRNP in nucleus and the interaction with SUMO1. We will investigate the mechanism by which SUMO1 regulate the replication of influenza virus and the key domain or amino acids of M1 protein during interaction with SUMO1 in the next basic research work. This study will clarify the mechanism of SUMO1 on regulating the replication of AIV, which will laid important foundation for understanding the replication cycle and developing the novel anti-virus drugs of AIV.

H5N1亚型禽流感病毒不仅对养禽业造成巨大损失，而且对人类公共卫生具有重大威胁。流感病毒的致病力通常以病毒复制力实现。深入研究流感病毒复制过程中所依赖的宿主因子并阐明其调节病毒复制的分子机制，对于认知流感病毒致病力具有重要意义。M1蛋白在流感病毒复制的多个环节具有重要作用，但与之相关的宿主蛋白调节病毒复制的研究较少。本课题在前期研究工作中发现M1蛋白的215位氨基酸通过改变M1-vRNP复合体出核影响流感病毒复制速度，并明确215位氨基酸影响M1蛋白与SUMO1蛋白的相互作用。接下来的研究工作将证明SUMO1蛋白通过M1蛋白215位氨基酸调节流感病毒复制，寻找SUMO1蛋白与M1蛋白互作的关键区域或氨基酸位点。通过本研究的开展将系统的揭示SUMO1蛋白与M1蛋白的互作影响AIV复制的分子机制，增强对流感病毒复制周期的认识，为抗病毒药物的研发提供理论基础。

H5N1亚型禽流感病毒不仅对养禽业造成巨大损失，而且对人类公共卫生具有重大威胁。流感病毒的致病力通常以病毒复制力实现。M1蛋白在流感病毒的复制、组装和出芽等过程中起着重要作用。先前的研究发现M1蛋白30和215位氨基酸的突变会引起流感病毒对小鼠致病力的改变，但其致病机理并不清楚。本项目揭示了M1蛋白215位氨基酸影响流感病毒致病力的分子机制。我们通过病毒的复制动力学实验发现M1 A215T的突变影响病毒的复制。利用激光共聚焦显微镜观察病毒感染细胞的过程，发现M1 A215T的突变使得M1蛋白出核减慢，从而影响了M1-vRNP复合物出核速度；利用荧光定量PCR技术检测病毒感染细胞后vRNA在细胞核和细胞质的实时分布，发现M1 A215T的突变同样导致vRNA从细胞核中的输出减慢，说明M1 A215T的突变影响了M1-vRNP复合物和vRNA出核速度，从而影响了病毒复制的动力学。SUMO1对M1蛋白修饰影响流感病毒的复制。利用免疫共沉淀实验，证明M1 A215T突变后SUMO1对M1不再修饰。接着，在细胞上基因敲除相关宿主蛋白后，SUMO1不能对目的蛋白进行修饰，野生病毒和突变病毒在细胞上的复制动力学无差异，说明SUMO1对M1的修饰影响了病毒的复制。流感病毒聚合酶活性实验发现野生病毒和突变病毒的聚合酶活性没有差别；Western blotting实验发现野生病毒和突变病毒感染细胞后，宿主蛋白SUMO1的表达水平没有差异；Western blotting实验检测感染病毒的细胞中的M1蛋白，发现M1 A215T的突变使M1蛋白量减少。通常蛋白含量减少是由两种原因造成，一种是蛋白表达量降低，另一种是蛋白的降解速度加快。本研究发现，SUMO1蛋白不能修饰M1蛋白，使得泛素与M1蛋白结合加快，而促使了M1蛋白快速降解。另外，我们利用电子显微镜观察野生病毒和突变病毒的形态。M1 D30N的突变使得病毒由杆状病毒颗粒变为球状病毒颗粒，说明M1蛋白第30位的氨基酸影响病毒体的形态。.通过本项目的研究，揭示了SUMO1蛋白与M1蛋白的互作影响AIV复制的分子机制，也对M1蛋白30位氨基酸的致病机理进行了初步的探索，增强对流感病毒复制周期的认识，为抗病毒药物的研发提供理论基础。