干扰素刺激基因2',3'环核苷酸磷酸二酯酶（CNP）抗病毒特性的研究

病毒感染是危害人类健康的重要威胁，固有免疫反应在机体对抗病毒感染过程中发挥重要的作用。病毒感染通过病原体相关分子模式受体诱导宿主细胞表达干扰素，干扰素通过旁分泌和自分泌机制诱导多种干扰素刺激基因（ISG）的表达，ISGs通过不同机制达到对病毒的抑制作用，ISGs的表达是干扰素产生抗病毒效应的关键。目前证明仅有为数不多的ISG如PKR、RNaseL、MX、IFITM3、Viperin、Tetherin、ISG20、ISG15、ACRBAC3G具有抗病毒作用。申请者建立了系统的ISG研究方法，通过筛选发现2',3'环核苷酸磷酸二酯酶（CNP）在单核-巨噬细胞株THP1中能被干扰素诱导表达，并显示出对WNV VLP和DENV2感染有很强的抗病毒活性。本研究将对CNP的结构功能关系进行深入研究，首次明确CNP具有抗病毒作用，并探讨其可能的抗病毒机制，为深入了解IFN的抗病毒机制提供新的依据。

干扰素刺激基因（ISG）的表达是干扰素产生抗病毒效应的关键，ISGs通过不同机制达到对病毒的抑制作用。前期研究表明2',3'环核苷酸磷酸二酯酶（CNP）作为一种ISG，具有潜在的抗病毒作用。在本研究实施过程中，有论文发表了CNP具有抗HIV感染的作用。本研究利用HIV假病毒模型，对CNP的结构功能关系进行深入研究，发现：1、CNP的mRNA以CNP2为主，占95%、CNP1仅占5%，干扰素刺激后各mRNA均增加明细，但比例保持不变。2、干扰素刺激前后细胞内的蛋白主要为截短型，即CNP2表达的蛋白经过了加工处理。3、突变CNP2的第二个ATG密码子部分影响加工，进一步证实细胞内的截短型CNP为CNP2蛋白加工而来而不是CNP2 mRNA的第二个ATG的翻译产物。4、和已有报道不同，2HXT磷酸酯酶超家族结构域突变影响抗HIV作用。5、本研究发现，GTP/ATP结合位点突变影响CNP的抗病毒功能。6、S9/22D突变并不影响CNP的分布和加工，也不影响CNP的抗病毒活性。7、突变CNP2的第二个ATG密码子使CNP失去抗病毒作用。8、参与微管蛋白聚合成微管的结构域K339G400突变对抗病毒作用没有影响。9、C端参与微管多聚化的结构域（Ser409-I421）对抗病毒作用有中度影响。10、CNP1、CNP2、M21L、S9/22A、S9/22D、CAAXM在中等程度过表达时均定位于线粒体，高水平表达时，除线粒体外，胞浆中也开始分布。11、M21L影响CNP的加工过程，CNP2加工受限。12、HIV Gag表达主要在线粒体外，CNP表达能使Gag分布于线粒体，从而阻断Gag的包装，从而阻断HIV病毒颗粒的形成。13、CAAX突变、C13Del可改变CNP的线粒体定位，GTP/ATP结合位点突变、2HXT磷酸酯酶结构域突变不影响CNP的线粒体定位。14、CNP的RNA结合功能可影响CNP的抗HIV作用。综上，本研究提出了全新的CNP抑制HIV复制的机制，即CNP通过将HIV Gag蛋白靶向到线粒体从而达到对HIV组装的抑制效果，不同的结构域参与了该过程。