人副流感病毒3型核衣壳蛋白的功能研究

Human parainfluenza virus type 3 (HPIV3) is a cytoplasmic, enveloped virus with a nonsegmented negative-strand RNA genome，which can cause severe respiratory tract diseases such as bronchiolitis, pneumonia, and croup in infants and young children. However, no valid antiviral therapy or vaccine is currently available.The nucleoprotein (N) of HPIV3 is indispensible for viral transcription and replication. On the one hand, N acts as a oligomers to form N-RNA template with viral genomic RNA, on the other hand, N interacts with RNA polymerase cofactor phosphoprotein (P). However, the detailed mechanisms of how N protein oligomerizes and associates with viral genome RNA during infection remain elusive.In this study,we will identify and characterize essential motif (s) invovled in oligomerization and association of N with viral genome RNA via bioinfomatic prediction, protein-protein/RNA interaction, in vivo viral minigenome system, and functional rescue of virus. Furthermore, the critical functions in viral transcription, replication, and growth regulated by these motifs will also be further elucidated.In summary, our study will provide the first detailed experimental characterization of the oligomerization of N protein and N-RNA interacion in a paramyxovirus and a valuable target for rational antiviral approaches.

人副流感病毒3型(Human Parainfluenza virus type 3, HPIV3)能够引起婴幼儿的下呼吸道感染，从而导致急性细支气管炎、肺炎和哮喘。然而，当前还没有有效的疫苗和抗病毒药物能够预防和治疗HPIV3 的感染。其核衣壳蛋白（nucleoprotein, N）以寡聚体的形式和病毒的基因组RNA形成N-RNA模板，同时也分别以单体和N-RNA的形式与聚合酶辅助因子磷酸蛋白（phosphoprotein, P）相互作用，因此，N蛋白是HPIV3转录和复制所必须的。但N蛋白寡聚化及与RNA相互作用的分子机制尚不清楚。本研究将通过生物信息学预测、蛋白质与蛋白质/RNA的相互作用分析,并结合HPIV3在体内的微基因组复制子系统和HPIV3的反遗传学在拯救病毒上的运用，详细解析N蛋白上调节其寡聚化和与RNA相互作用的关键基元，并进一步澄清这些基元在病毒转录、复制及生长中的功能。

人副流感病毒 3 型(Human Parainfluenza virus type 3, HPIV3)是引起婴 幼儿和免疫缺陷人群下呼吸道感染的主要病原之一。HPIV3 的传播途径主要依靠空气传播，感染的主要位点是呼吸道肺上皮细胞，从而导致急性细支气管炎、肺炎和哮喘。然而，当前还没有有效的疫苗和抗病毒药物能够预防和治疗 HPIV3 的感染。 因此，研发有效的抗病毒药物以预防和治疗 HPIV3引起的呼吸道疾病已成为当务之急。这需要详细地解析病毒的转录、复制和致病机理。我们对于HPIV3 的研究，就是基于以上的背景和需要开展的。我们的长期目标就是澄清病毒的转录、复制和致病机理，以寻找有效药物靶点来抵御病毒的复制。 HPIV3核衣壳蛋白（nucleoprotein, N）以寡聚 体的形式和病毒的基因组 RNA 形成 N-RNA 模板，同时也分别以单体和 N-RNA 的形式与聚合酶 辅助因子磷酸蛋白（phosphoprotein, P）相互作用，因此，N 蛋白是 HPIV3 转录和复制所必 须的。本研究通过生物信息学预测、蛋白质与蛋白质的相互作用分析,并结合 HPIV3 在体内的微基因组复制子系统和 HPIV3 的反遗传学在拯救病毒上的运用，详细解析 N-P相互作用对N蛋白可溶性的调节及形成的包涵体融合调节病毒RNA合成的分子机制（Virology, 2018； Journal of Virology, 2017）; 也证明N-M相互作用调节病毒粒子内部蛋白的组装（Journal of Virology, 2015）并进一步发现N-P相互作用所形成的包涵体不但是病毒基因组复制的位点，同时还可以隐藏其自身合成的RNA，从而逃逸宿主细胞胁迫颗粒的形成（PloS Pathogens; 2018）。