哺乳动物中病毒特异性siRNA的功能机制

My research is primarily dedicated to investigate the role and mechanism of antiviral RNA interference (RNAi) in mammals (Science 2013). In mammals, pathogen recognition receptors, their downstream signaling pathways and the induction of an interferon type I response that acts cell autonomously and cell nonautonomously have well-established roles in the antiviral response. In contrast, plants and invertebrates lack some or most of these pathways but rely instead on a highly efficient cell-autonomous machinery to fight against viral infections in the cytoplasm: RNAi. Plant and insect viruses have evolved diverse virulence proteins to suppress RNAi (VSR protein) because their hosts produce virus-derived small interfering RNAs (siRNAs) to direct specific antiviral defense by an RNAi mechanism dependent on the slicing activity of Argonaute proteins. . Our findings illustrate the importance of using VSR-deficient mutant viruses to probe antiviral RNAi and provide the first experimental system to characterize the viral siRNAs from naturally occurring precursors in mammalian cells. It also explains why previous attempts failed to detect significant levels of canonical vsiRNAs in wild type mammalian cells challenged by wild type viruses. The functional mechanism of viral siRNA in mammals are largely unknown. My study will discover the generating, processing and metabolic mechanism of viral siRNA in mammals. Discovery of mammalian antiviral RNAi provides a new framework to investigate the innate and adaptive control of important human viral pathogens.

申请人在哺乳动物系统中发现并证明了RNA干扰介导的抗病毒免疫机制（Science，2013）。哺乳动物RNA干扰介导的抗病毒领域目前处于比较初期的阶段，之前还没有一个简单易行的研究系统来研究其作用机制，这大大滞后了该研究方向的快速发展。申请人通过多年在该研究领域的实践和积累，完善了利用RNA干扰抑制子缺陷病毒来研究哺乳动物如何利用RNA干扰来抵御病毒侵染的研究系统。哺乳动物中病毒特异性siRNA作为一种新发现的非编码RNA，是RNA干扰介导的抗病毒机制中的重要一环，对其生成、加工、修饰和代谢的生物学特征我们还知之甚少，该研究计划针对于这些核心问题进行了探讨；同时，进一步的研究将揭示这些特异性siRNA是如何被病毒编码的抑制子所抑制，这种不同抑制机理的阐明，可以帮助我们了解这种异性siRNA和其它重要生物分子间的相互作用关系，为研究人体免疫系统综合、协调地抵御病毒的侵染提供科学的依据。

病毒和宿主的相互作用，一直都是生物学领域研究的前沿和重点，宿主在和病毒的共同进化中发展出了许多不同的抗病毒机制，同时，病毒也进化出了与之对抗的逃避机制，了解它们之间的关系，可以为人类的健康提供科学的保障。哺乳动物中抗病毒RNA干扰（Antiviral RNA interference）研究作为一个新兴的研究方向已经受到越来越多的关注，2018年，我们应邀在Nature Reviews Immunology上发表综述，系统地阐述了该领域的最新进展和未来亟待解决的科学问题。本项目的主要研究包括三方面的内容，a,病毒特异性siRNA的生成、代谢和RNAi介导的抗病毒机制的关系；b,病毒特异性siRNA是否具有获得性性状可以在哺乳动物中通过siRNA进行遗传；c,病毒编码RNA干扰抑制子的鉴定及功能研究。通过该项目的实施我们对抗病毒RNA干扰在体内的发生机制进行了全面的探讨，一方面，首次在体内病毒感染的条件下阐明了病毒抑制子蛋白的工作机制，及其病毒如何利用抑制子对抗宿主的抗病毒RNA干扰，并且发现了抑制子缺陷病毒潜在的作为减毒疫苗的应用前景；另一方面，我们发现了宿主天然免疫和抗病毒RNA干扰之间的调节关系，这对进一步阐明不同抗病毒机制间的相互关系打下了良好的研究基础。与此同时，我们探索了若干种重要的模式以及人源相关重要致病病毒的抗病毒RNA干扰机制，发现了重要病原Zika病毒诱导小鼠的体内抗病毒RNA干扰作用机制。哺乳动物中是否存在抗病毒RNA干扰机制，之前的研究较多的都是应用体外试验系统来进行研究，所以不少结果都表现出不确定性，本项目以小鼠为研究模型，建立了系统的体内研究方法，并进行了大量的体内试验，这些相关研究的开展为哺乳动物中RNA干扰介导的抗病毒机制做出了较为完善的阐明，为该领域的发展打下了重要的基础。