鼠白血病病毒glycosylated Gag及马传染性贫血病毒S2拮抗SERINC5抗病毒活性机制的研究

论文摘要

SERINC家族属于多重跨膜蛋白,这个家族包括5个成员,但各成员的功能目前并不清楚。其中SERINC5（Ser5）作为逆转录病毒限制因子,通过未知机制插入到病毒粒子中并抑制病毒侵入下一个靶细胞。研究发现人免疫缺陷病毒（HIV-1）的附属蛋白Nef能将Ser5内化到细胞浆中并通过溶酶体降解Ser5,进而阻止Ser5进入病毒粒子。除了HIV-1 Nef蛋白之外,鼠白血病病毒（MLV）的附属蛋白glycoGag以及马传染性贫血病毒（EIAV）的附属蛋白S2也能拮抗Ser5对HIV-1病毒的限制作用。然而,MLV glycoGag以及EIAV S2拮抗Ser5的机制目前还不清楚。在本论文中,我们系统探讨了glycoGag及S2如何拮抗Ser5蛋白的抗病毒活性。我们研究发现Ser5能插入到MLV的病毒粒子中并限制其感染性,而glycoGag能阻止Ser5插入到病毒粒子中并拮抗Ser5的抗病毒活性。研究发现glycoMA,既GlycoGag蛋白N端的189个氨基酸能发挥和glycoGag一样的功能,因此我们利用glycoMA深入探讨了其拮抗Ser5的详细机制。我们发现glycoMA能将Ser5从细胞膜表面转运到细胞浆中,并显著降低细胞中Ser5的表达。在这个过程中,glycoMA的Y36XXL39 Motif以及P31、R63氨基酸位点发挥重要的作用。GlycoMA通过受体介导的内吞降低细胞膜表面Ser5的表达,而内化的Ser5通过Rab5早期,Rab7晚期以及Rab11循环内体转运到溶酶体并最终在溶酶体降解。Ser5通过K48以及K63位点发生多聚泛素化,而glycoMA促进泛素化Ser5的降解。尽管glycoMA的P31、Y36、L39以及R63位点对于Ser5-glycoMA相互作用没有影响,但对glycoMA通过溶酶体降解Ser5至关重要。此外,尽管Ser1、Ser2以及Ser3抑制HIV感染性的能力没有Ser5明显,但是glycoMA也通过溶酶体通路降解Ser1、Ser2以及Ser3。接着我们检测了S2拮抗Ser5的详细机制。结果发现S2也能通过受体介导的内吞内化Ser5,并通过内体-溶酶体通路降解Ser5。S2和Ser5之间的相互作用依赖S2的豆蔻酰化,提示S2-Ser5的相互作用可能发生在细胞膜上。此外,尽管马Ser5（eSer5）的表达比人或者鼠Ser5低,但是eSer5具有显著的抗病毒活性,并且S2能拮抗eSer5的抗病毒活性。与Nef相比,glycoMA和S2与Ser5之间的相互作用明显较强,并且glycoMA和S2降解Ser5的能力也比Nef强。S2及glycoMA除了显著降解Ser5的表达之外,还能降低非洲爪蟾Ser5的表达。综上所述,glycoMA以及S2通过受体介导的内吞将内化细胞膜表面的Ser5,并通过通过Rab5早期,Rab7晚期以及Rab11循环内体将Ser5转运到溶酶体进行降解Ser5,进而拮抗Ser5的抗病毒活性。除了Ser5之外,二者还能通过相似的机制降低SERINC家族其他蛋白的表达。以上结果有望为抗逆转录病毒（尤其是HIV-1）基因治疗提供可借鉴的科学依据。

论文目录

• 摘要
• abstract
• Abbreviations
• CHAPTER 1 INTRODUCTION
•   1.1 Restriction factors
•     1.1.1 Discovery and molecular biology of SERINC genes
•     1.1.2 Identification of Ser5 and Ser3 as restriction factors for HIV-
•     1.1.3 Ser5 mediated inhibition of viral infectivity
•     1.1.4 Mechanistic understanding of viral fusion inhibition triggered by Ser
•   1.2 Retroviruses
•     1.2.1 HIV-1
•     1.2.2 MLV glycoGag
•     1.2.3 EIAV S2
•   1.3 Aims of the project
• CHAPTER 2 MURINE LEUKEMIA VIRUS ACCESSORY PROTEINS GLYCOGAG REDUCES MURINE SERINC5 PROTEIN EXPRESSION LEVEL VIA DEGRADING LYSOSOMAL PATHWAY TO COUNTERACT SERINC5 ANTIRETROVIRAL ACTIVITY
•   2.1 Background
•   2.2 Material and methods
•     2.2.1 Cells and culturing system
•     2.2.2 Plasmids
•     2.2.3 Transfection
•     2.2.4 Effect of mSer5 on HIV-1 infectivity
•     2.2.5 Effect of mSer5 on MLV infectivity
•     2.2.6 Effect of glycoGag on Ser5 endocytosis
•     2.2.7 Western blotting
•     2.2.8 Confocal microscopy
•     2.2.9 Co-immunoprecipitation
•     2.2.10 Flow cytometry
•     2.2.11 Statistical analysis
•   2.3 Results
•     2.3.1 Plasmids confirmation
•     2.3.2 Ser5 restricts MLV infectivity
•     2.3.3 Ser5 incorporates into MLV particles
•     2.3.4 GlycoMA and Nef counteracts Ser5 restriction and restore HIV-1 infectivity
•     2.3.5 GlycoMA downregulates Ser5 expression
•     2.3.6 GlycoMA re-localizes Ser5 to cytoplasmic compartments
•     2.3.7 GlycoMA reduces Ser5 cell surface expression
•     2.3.8 GlycoMA internalizes Ser5 via endocytosis
•     2.3.9 GlycoMA utilizes Ap-2 pathway for Ser5 endocytosis
•     2.3.10 Identification of crucial glycoGag residues responsible for Ser5 downregulation
•     2.3.11 Intracellular interactions of glycoMA with Ser
•     2.3.12 Rab GTPases are involved in Ser5 downregulation
•     2.3.13 Ubiquitination plays crucial role in glycoMA-mediated Ser5 downregulation
•     2.3.14 GlycoMA targets Ser5 to lysosomes for degradation
•     2.3.15 GlycoMA downregulates murine Ser1,Ser2 and Ser
•   2.4 Discussion
• CHAPTER 3 MECHANISTIC INVESTIGATIONS OF SERINC5 COUNTERACTION TRIGGERED BY EQUINE INFECTIOUS ANEMIA VIRUS ACCESSORY PROTEIN S2
•   3.1 Background
•   3.2 Material and methods
•     3.2.1 Cells and culturing system
•     3.2.2 Plasmids
•     3.2.3 Transfection
•     3.2.4 Effect of S2 on HIV-1?N infectivity in the presence mSer
•     3.2.5 Effect of S2 on Ser5 endocytosis
•     3.2.6 Western blotting
•     3.2.7 Confocal microscopy
•     3.2.8 Flow cytometry
•     3.2.9 Co-Immunoprecipitation
•     3.2.10 Statistical analysis
•   3.3 Results
•     3.3.1 Plasmids confirmation
•     3.3.2 S2 rescues HIV-1 infectivity and counteract Ser5 restriction
•     3.3.3 S2 triggered Ser5 down-regulation
•     3.3.4 S2 internalizes Ser5 to cytoplasmic compartments
•     3.3.5 Crucial residues of S2 for interaction with Ser
•     3.3.6 Intracellular interactions of S2 and Ser
•     3.3.7 S2 internalizes Ser5 via endocytosis
•     3.3.8 S2 utilizes AP-2 pathway for Ser5 internalization
•     3.3.9 Rab GTPases are involved in Ser5 downregulation
•     3.3.10 Ubiquitination plays crucial role in S2-mediated Ser5 downregulation
•     3.3.11 S2 targets Ser5 to lysosomes for degradation
•     3.3.12 Equine Ser5 restricts retroviral infectivity and counteracted by S
•     3.3.13 S2 downregulates other members of SERINC family（Ser1,Ser2 and Ser3）
•     3.3.14 S2 mediated downregulation of Ser5 is stronger than Nef
•     3.3.15 S2 and glycoMA are broader antagonists of Ser5 than Nef
•   3.4 Discussion
• CHAPTER 4 CONCLUSIONS
• REFERENCES
• Curriculum Vitae

文章来源

类型: 博士论文

作者: Iqbal Ahmad

导师: 郑永辉

关键词: 鼠白血病病毒,人免疫缺陷病毒

来源: 中国农业科学院

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,畜牧与动物医学

单位: 中国农业科学院

分类号: S852.65

总页数: 95

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