宿主hnRNPs蛋白在A型流感病毒感染细胞过程中作用机制研究

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A型流感病毒是引起流行性感冒的主要病原体,严重威胁着人类的生命和健康安全。A型流感病毒为有囊膜的单股负链RNA病毒,是少数在细胞核内进行转录复制的RNA病毒,其基因组分为8个节段,分别编码不同的病毒蛋白。A型流感病毒极易发生变异和重组产生新的毒株,因此了解流感病毒在细胞内的作用分子机制对研发疫苗及抗病毒药物极为重要。A型流感病毒入侵细胞后病毒的核糖核蛋白(v RNP)释放到细胞质中,然后通过核孔进入到细胞核内,在细胞核内进行复制和转录。核不均一核蛋白(hnRNPs)蛋白家族是细胞内含量极为丰富的RNA结合蛋白,在细胞核中hnRNPs与pre-mRNAs结合,形成hnRNP微粒系统,影响pre-mRNA的加工、稳定、核输出以及翻译过程。已经有研究描述及讨论部分hnRNPs蛋白在A型流感病毒感染过程中的作用机制,阐述hnRNPs蛋白对流感病毒复制以及病毒mRNA剪接的影响,但多数hnRNPs蛋白在流感感染过程中作用情况仍然不清楚。本研究我们对hnRNPs蛋白在流感病毒感染过程中作用机制进行探究,对其功能进行部分解析。为研究hnRNPs蛋白在流感病毒感染过程中的作用机制,我们首先检测了流感病毒感染时hnRNPs蛋白家族中几种不同蛋白的基因表达情况。研究发现,在mRNA和蛋白水平上hnRNP AB、hnRNP A1、hnRNP A2B1、hnRNP F、hnRNP K、hnRNP U都呈现出不同程度的上调,说明流感病毒感染时细胞上调hnRNPs基因的表达水平。激光共聚焦实验证明流感病毒的NS1和NP蛋白与hnRNP A1、hnRNP AB和hnRNP U存在共定位,并且NS1和NP蛋白的细胞内定位会受到hnRNP A2B1和hnRNP U的影响。通过免疫共沉淀和竞争性结合实验发现,流感病毒的NS1蛋白能够显著抑制hnRNP C2与hnRNP AB以及hnRNP C2与hnRNP A1间的相互作用,并且hnRNP AB和hnRNP U蛋白能够分别与病毒蛋白PB1、PB2、NP和NS1存在相互作用。通过干扰实验,我们证明了hnRNP AB以及hnRNP U都能够抑制流感病毒的复制。以上研究表明hnRNPs蛋白是调节流感病毒生命活动的重要的作用因子,深入研究hnRNPs蛋白的作用机制可以为抗病毒提供新的治疗方案。作为hnRNPs家族的一员hnRNP AB的相关研究较少,其在细胞中的功能尚不清楚。在本研究中,我们发现hnRNP AB借助抑制A型流感病毒的mRNA核输出,进而抑制流感病毒的复制。进一步研究发现hnRNP AB能够影响TREX复合物的结构以及RNA在复合物内的传递。hnRNP AB对于mRNA核输出受体NXF1结合RNA的影响更为显著,通过与NXF1的RNA结合结构域互作抑制NXF1对mRNA的结合。通过感染过程中病毒蛋白对hnRNP AB功能的研究,我们发现NP蛋白能够被hnRNP AB利用来促进hnRNP AB对流感病毒复制的抑制作用。研究证明,NP蛋白与hnRNP AB协作促进hnRNP AB抑制ALY与UAP56的相互作用,并进而抑制ALY的poly(A)+RNA结合。因此NP蛋白加强了hnRNP AB对于流感病毒的抑制作用。由于hnRNPs蛋白是细胞内pre-mRNA剪接的重要因子,因此我们想探究流感病毒感染过程中对于细胞内pre-mRNA剪接的影响,以及这一过程中hnRNPs蛋白所起到的作用。本研究中我们证明在流感病毒感染后RIG-I pre-mRNA的2,3内含子的2239-2494nt处会发生剪接,IRF3 pre-mRNA的4,5内含子的剪接受到抑制。且流感病毒分别通过两种不同的作用机制来影响RIG-I和IRF3基因pre-mRNA的剪接。研究证明,流感病毒可以通过其NS1蛋白引起RIG-I的pre-mRNA可变剪接的变化,使RIG-I的2,3内含子发生剪接并拼接到mRNA上;另一方面流感病毒感染后促进hnRNP U的乙酰化修饰,并促进hnRNP U对IRF3的4,5内含子的结合以抑制IRF3的pre-mRNA的剪接。同时我们证明流感病毒可以影响细胞内剪接的正常进行,在流感病毒感染后细胞核内剪接体的重要元件sn RNA U6的表达显著上调以及核内定位发生改变,同时作为剪接相关元件的储存结构nuclear speckle也会受到流感病毒感染的影响,其体积变小为数量增多。此外,我们证明NS1蛋白的R19位氨基酸对于其ss RNA的结合以及核定位具有重要作用,并且在NS1促进M1 mRNA剪接的作用中R19位氨基酸也起着重要的作用。
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