宿主细胞因子Integrin在杆状病毒入侵哺乳动物细胞中的功能及其作用机理研究

Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus (AcMNPV), a prototype member of the Baculoviridae family, has a broad host range both in vivo and in vitro. AcMNPV is able to transduce a variety of mammalian cells，thus emerges as a promising gene therapy vector. An important determinant of host range and virus infectivity is the interaction between viral envelope fusion protein with cell surface receptors. However, the knowledge of the cellular receptor or co-receptor potentially for baculovirus entry into host cells is very limited, except for knowing cell surface heparan sulfate as a potential co-receptor. Informatics analysis reveals a highly conserved host cellular factor Integrin binding motif located within the receptor binding domain of the major viral envelope fusion protein GP64. Mutation of this motif led to a sever decrease of the transduction efficiency of AcMNPV into mammalian cells. This suggests that Integrin may be an important receptor or co-receptor for AcMNPV. In this research, we are going to investigate the role and the mechanism of Integrin during baculovirus entry process. By using molecular biology and biochemistry technologies，the influence on virus entry after inhibition of Integrin activity will be determined,the mechanism of the synergy between Integrin and heparan sulfate will be analyzed, and the downstream signaling pathway activated by virus binding to Integrin will be disclosed.This study is expected to be significant for illustration of the function of Integrin during baculovirus entry into mammalian cells.

杆状病毒的模式株苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒（AcMNPV）具有广谱的宿主范围，除感染昆虫细胞外，还可入侵多种哺乳动物细胞，是一种很有潜力的基因治疗载体。AcMNPV的膜融合蛋白GP64与细胞受体的结合是决定病毒宿主域和感染力的关键因素。目前,除了发现硫酸乙酰肝素是病毒在哺乳动物细胞上可能的共受体分子之外，尚未鉴定出其他的细胞受体。我们的前期研究发现，GP64中存在非常保守的整合素（Integrin）结合基序，该基序的突变导致AcMNPV对哺乳动物细胞的转导效率显著降低，推测Integrin可能是杆状病毒的受体或共受体。本项目拟通过分子生物学和生物化学等技术手段，研究抑制Integrin的活性对于病毒转导哺乳动物细胞的影响，揭示Integrin与共受体硫酸乙酰肝素的协同作用关系，解析病毒转导激活的Integrin下游信号通路，进而揭示Integrin在AcMNPV入侵哺乳动物细胞过程中的作用。

杆状病毒的模式株苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒（AcMNPV）具有广谱的宿主范围，除了感染昆虫细胞外，还可入侵多种哺乳动物细胞，是一种很有潜力的基因治疗载体。本项目以AcMNPV为研究对象，致力于揭示宿主因子整合素（Integrin）在AcMNPV入侵哺乳动物细胞中的功能及作用机制。通过4年的努力，我们全面完成了原定计划目标，此外还对相关的研究领域进行了拓展研究，在以下三个方面取得了重要的原创性成果：1) 在Integrin对于杆状病毒入侵哺乳细胞中的作用机制研究中，我们证明了Integrin对于病毒转导哺乳动物细胞具有重要作用；发现了Integrin结合序列突变导致的转导效率的降低与GP64的膜融合活性密切相关；初步揭示了Integrin可能通过PI3K介导的信号转导途径限制病毒在胞内的转运过程；2) 在杆状病毒膜融合蛋白介导的入侵机制及进化意义研究中，通过构建一系列不同膜蛋白构成的重组病毒，首次通过实验的方法模拟了杆状病毒膜蛋白进化的关键节点和重要事件，并进一步揭示了新的膜融合蛋白GP64的捕获促进组I杆状病毒获得一种入侵细胞的新机制，为杆状病毒在基因治疗领域的应用提供了新的策略；3) 此外，还对杆状病毒的另外一类主要的膜融合蛋白F开展了深入的结构与功能研究，包括：筛选得到了F蛋白的两株单克隆抗体，并解析了抗体的中和机制；鉴定了一株最古老的杆状病毒CuniNPV编码一个有功能的F蛋白；鉴定了F蛋白二硫键桥及其功能。上述成果为全面揭示杆状病毒入侵细胞的分子机理提供重要基础，奠定了我们在杆状病毒入侵机制研究领域的国际领先水平。项目负责人王曼丽获入选中国科学院青年创新促进会并获人才计划资助（2013年）。项目培养博士研究生1人和硕士研究生1人(已毕业，获中国科学院武汉病毒研究所2016届优秀毕业生”称号)。截止目前，共发表项目标注SCI论文5篇，包括1篇发表在病毒学国际权威期刊Journal of Virology上。