RIG-I蛋白与病毒RNA复合物的结构生物学研究

RIG-I (retinoic酸可诱导基因I) 识别多种RNA病毒，如丙型肝炎病毒（HCV）的双链RNA组分，并通过自身的CARD结构域与下游MAVS蛋白的CARD结构域相互作用来传递信号，诱导I型干扰素(interferon,IFN)的表达，从而启动固有免疫应答和调节随后的获得性免疫应答，增强机体抵抗病毒感染的能力。然而RIG-I蛋白特异性的识别病毒RNA与自身RNA的机制并不清楚。我们拟采用晶体学的方法，解析RIG-I蛋白的DEAD盒解旋酶(Helicase)结构域和C端调控结构域(CTD)的结构，及其与RNA的复合物结构，通过ITC与体内试验研究关键氨基酸的突变对RNA 结合诱导产生干扰素的影响。同时，我们将确定RIG-I蛋白CARDs结构域与MAVS蛋白CARD结构域的复合物结构，研究RIG-I蛋白识别病毒RNA后信号传递的方式，为抗RNA病毒的感染与治疗提供理论依据。

RIG-I (retinoic 酸可诱导基因I) 识别多种RNA 病毒，并通过自身的CARD 结构域与下游MAVS 蛋白的CARD 结构域相互作用来传递信号，诱导I 型干扰素(interferon，IFN)的表达，从而启动固有免疫应答并调节随后的获得性免疫应答，增强机体抵抗病毒感染的能力。然而RIG-I 蛋白特异性的识别病毒RNA 与自身RNA 的机制并不清楚。RIG-I类蛋白特异性受体可识别入侵核酸，抵制外来入侵RNA，在课题开展过程中，得到部分核酸-蛋白复合物晶体结构，国外对此RIG-I类蛋白进行了报道，因此，本课题组开展与RIG-I相关蛋白，研究其抵制外来物种入侵机制。研究工作主要集中在以下两个方面：1）CRISPR/Cas系统的作用机理研究；2）Ago介导的基因沉默的结构生物学研究。.CRISPR/Cas系统是源于细菌和古细菌的一种后天免疫系统，它是近年来发现的由小分子RNA介导的免疫系统。Ⅰ型CRISPR系统的crRNA加工成熟后，与多个Cas蛋白结合形成cascade 复合物，通过crRNA序列特异性地识别能够与间隔区互补地病毒或质粒DNA，然后招募 Cas3蛋白对外源入侵核酸序列进行剪切。本课题组成功解析了分辨率为3埃的E.coli Cascade复合物结构，揭示了由11个Cas蛋白以及一个61核苷酸的crRNA 共同组成的分子量为405 kDa的Cascade复合物的精确的组装方式，包括蛋白与蛋白的相互作用以及蛋白与RNA的相互作用，揭示了CRISPR作用的分子机理，同时也为进一步了解靶标的识别机制提供了新的信息。.RNA干扰是由一个负责沉默作用的小RNA分子（向导链）与Argonaute (Ago)家族蛋白发生相互作用，这种RNA-Ago蛋白复合体就构成了基因沉默复合体(RISC)里最基本，最核心的效应元件。Ago蛋白识别靶标分子mRNA后，对其切割或者抑制翻译，最终降解。本课题组对Ago的这种DNA酶的活性以及Ago蛋白切割靶RNA与DNA作用机理的区别开展课题，结果发现在原核生物中不仅存在RNA干扰，还存在着DNA介导的DNA沉默现象，并阐明了细菌的Ago蛋白指导导向DNA双链切割靶标DNA双链的机制。