整合素β1蛋白通过与狂犬病病毒糖蛋白相互作用影响病毒感染的机制研究

Rabies is a severe zoonotic infectious disease caused by rabies virus (RABV). RABV can invade the host through its glycoprotein (G), which binds to related receptors. The fatality of rabies is near 100% once the clinical signs appear. The mechanisms for RABV to infect the host and cause disease are still not well understood, which result less progress of clinical therapy for rabies. Integrins are widely distributed cell adhesion molecules that mediate cell-cells and cell-extracellular matrix bidirectional signal transduction. The recent studies showed that integrins as (co) receptors mediated infection of various pathogens including reovirus, ebolavirus and human metapneumovirus et al. Recently, our group found that down-regulated integrin β1 (ITGB1) protein significantly decreased the infection ratio of RABV by deploying high-throughput siRNA screening technology at human genome-wide level. In addition, we found that there is an interaction between ITGB1 protein and RABV G protein. We speculate that ITGB1 protein plays an important role in the invasion of RABV. Therefore, the interaction mechanism between ITGB1 protein and RABV G protein, the molecular mechanism of ITGB1 protein affecting RABV infection and invasion will be investigated. This application will contribute significantly to the understanding of the mechanism of RABV infection, the design of effective rabies vaccines and antiviral drugs.

狂犬病是由狂犬病病毒（RABV）引起的人兽共患传染病。RABV通过其糖蛋白（G）结合受体侵入机体，发病后死亡率近100%。由于RABV的感染和致病机制不详，目前仍无防治狂犬病的有效药物。整合素是分布广泛的细胞黏附分子，介导细胞-细胞、细胞-细胞外基质间的双向信号转导。有研究发现整合素作为（共）受体介导呼肠孤病毒、埃博拉病毒和人偏肺病毒等多种病原的感染。本课题组利用人类全基因组高通量siRNA文库筛选发现下调整合素β1（ITGB1）蛋白显著降低RABV的感染率。此外，申请者前期研究发现ITGB1蛋白与RABV的G蛋白存在相互作用。我们推测ITGB1蛋白在RABV感染宿主细胞的入侵阶段发挥重要作用。因此本研究从ITGB1蛋白与RABV的G蛋白相互作用机制入手，深入探讨ITGB1蛋白影响RABV感染入侵的分子机制，为RABV感染机制的理解、狂犬病新型疫苗及抗病毒药物的设计提供新的理论基础。

狂犬病是由狂犬病病毒（RABV）引起的人兽共患传染病。RABV通过其糖蛋白（G）结合受体侵入机体，发病后死亡率近100%。由于RABV的感染和致病机制不详，目前仍无防治狂犬病的有效药物。整合素β1蛋白（ITGB1）是整合素家族成员，可以通过介导细胞与细胞外基质之间的信号转导影响多种病原的早期感染。ITGB1为I型膜蛋白，广泛分布于不同组织细胞，是脊椎动物外周和中枢神经系统发育的重要蛋白，但是在成年动物的肌肉和中枢神经系统存在差异性表达。RABV的囊膜糖蛋白（G）是介导RABV侵入宿主细胞的主要功能蛋白。本项目拟从ITGB1蛋白与RABV的G蛋白相互作用机制入手，深入探讨ITGB1蛋白影响RABV感染入侵的分子机制，为RABV感染机制的理解、狂犬病新型疫苗及抗病毒药物的设计提供新的理论基础。. 研究发现，ITGB1与G存在直接相互作用，并与RABV粒子一起内吞，在细胞内运输系统中被一同运输至早期和晚期内吞体；ITGB1可溶性蛋白、ITGB1单克隆抗体（MAb）和RGD肽能够体外中和或阻断RABV的感染，并具有剂量依赖性。小鼠体内研究表明，ITGB1在肌肉组织中大量表达，并与RABV抗原在RABV街毒接种的肌肉组织中呈共定位；ITGB1可溶性蛋白能够中和RABV街毒致死剂量的感染；ITGB1 MAb和RGD肽均能够阻断RABV街毒外周感染的致死攻击，但不能够阻断RABV街毒中枢感染的致死攻击。以上研究结果表明ITGB1是RABV外周感染的关键宿主因子。本研究对RABV外周侵入机制的研究丰富了RABV侵入宿主机制的理论体系，为RABV抗病毒药物的研究提供了参考。. 此外，借助本项目资助，构建了一株自发红色荧光重组RABV和一株表达荧光素酶蛋白的重组RABV，为延续本项目继续深入研究RABV的致病机制奠定基础；研制了RABV载体尼帕脑炎病毒疫苗，为本项目后续研究成果向产品应用转化提供重要参考。