宿主限制因子ZAP抗病毒作用机理研究

锌指抗病毒蛋白（ZAP）是本课题组长期研究的宿主限制因子，能够抑制某些严重威胁人类健康的病毒的复制，包括HIV和埃博拉病毒。经过前一个重点项目的研究，我们对ZAP的作用机理有了大致的了解：ZAP特异性结合病毒mRNA，招募细胞内的mRNA脱帽酶、脱腺苷酶、核酸外切酶等RNA降解机器降解病毒mRNA，从而实现抗病毒功能。但关于ZAP的功能与作用机理，还有许多重要问题有待回答。本项目拟开展以下几方面研究：1、ZAP如何抑制HIV病毒mRNA的翻译及翻译抑制与RNA降解之间的关系；2、参与ZAP抗病毒功能的辅助因子RNA解旋酶RHA和DHX30的作用机理；3、ZAP抗病毒活性受蛋白激酶GSK3调控的机理；4、利用ZAP基因敲出小鼠和人血样分析ZAP在体内的抗病毒活性。对ZAP作用机理的深入研究有助于了解病毒与宿主相互作用分子机理，也有助于对mRNA翻译抑制、降解这一基因表达调控重要机制的了解。

锌指抗病毒蛋白（ZAP）是宿主编码的限制性因子，能够抑制某些严重威胁人类健康的病毒的复制，包括HIV、埃博拉病毒、辛德毕斯病毒等。经过前一个重点项目的研究，我们已经知道ZAP特异性结合靶病毒RNA，然后招募细胞内多种RNA降解机器降解病毒mRNA，从而实现抗病毒功能。本项目实施过程中，我们对ZAP作用机制有了更深入全面的了解：ZAP除了促进靶RNA降解还能抑制其翻译。其机制为ZAP结合翻译起始因子eIF4A并干扰eIF4A和eIF4G的相互作用，进而抑制靶mRNA的翻译起始；翻译抑制发生在RNA降解之前，并为RNA降解所必须；同时作为ZAP的辅因子，RNA解旋酶RHA和DHX30有助于解开RNA高级结构，促进ZAP介导的RNA降解；我们还解析了ZAP活性区的晶体结构，从原子水平揭示了ZAP的作用机制；ZAP的抗病毒活性受到细胞的严密调控，糖原合成酶激酶3β通过磷酸化修饰ZAP来调控其抗病毒活性。另一方面，我们利用ZAP基因敲除小鼠分析了ZAP的体内抗病毒功能：作为ZAP的靶病毒之一，辛德比斯病毒在感染早期在ZAP基因敲除小鼠中复制更活跃，从而诱导更强的免疫反应，这反而使病毒得到更好控制。这个结果提示体内病毒与宿主相互作用的复杂性。另外，我们还分析了ZAP和鼠疱疹病毒MHV68的相互作用，发现ZAP抑制MHV68某些蛋白的表达，但MHV68也通过编码RTA蛋白拮抗ZAP活性。