鲤春病毒血症病毒劫持HO-1抑制干扰素信号的分子机制

Spring viremia of carp virus (SVCV) infection caused severe oxidative damage and inflammation. Heme oxygenase 1 (HO-1) exerts multiple biological functions including anti-oxidant, anti-inflammatory, and anti-apoptotic properties, which promise potential target for drug screening against SVCV infection. Previous study indicated the expression of nuclear factor-erythroid 2 related factor 2 (Nrf2) was significantly up-regulated upon SVCV infection. However, the expression of HO-1, regulated by Nrf2, was decreased startling after SVCV infection. Moreover, other researchers had figured out that HO-1 could co-precipitated with interferon regulatory factor 3 (IRF3) and involved in the production of interferon β in mammal which resembled interferon 1 (IFN1) in fish. In consideration of the fact that SVCV inhibited the production of IFN1 via blocking the activation of IRF3 in EPC cells, we hypothesized that SVCV could hijack the expression of HO-1 to inhibit the IFN1 signaling via blocking the IRF3 activation. However, the mechanisms by SVCV regulates the expression of HO-1 and by HO-1 participates IRF3-triggered IFN1 signaling remain ill-defined. Thus, in this proposal, we aim to illustrate the regulation pathway of HO-1 upon SVCV infection as well as the definite role of HO-1 on IRF3-triggered IFN1 signal pathway. The expected findings could be used for future development of potential therapeutic strategies and designing anti-SVCV agents.

鲤春病毒血症病毒（SVCV）的致病机制包括氧化损伤和炎症，血红素加氧酶-1（HO-1）发挥抗氧化、抗炎症等功能，抑制SVCV的感染，研究两者的互作将为激活宿主防御反应的抗病毒策略提供科学依据。我们发现SVCV感染激活Nrf2抗氧化防御反应，位于下游的HO-1却被下调，其作用机制和生理意义不明。鉴于HO-1通过与干扰素调节因子3（IRF3）结合参与干扰素反应，而SVCV又可抑制IRF3的激活来抑制干扰素反应，我们推测SVCV靶向HO-1来干扰IRF3的激活，从而抑制干扰素反应。为此，本项目聚焦于SVCV如何下调HO-1及HO-1如何参与IRF3激活两方面，通过荧光素酶报告系统、免疫共沉淀及定量蛋白组学等方法，分析SVCV对HO-1转录、翻译及反馈调节通路的影响，探究HO-1在IRF3招募、磷酸化及二聚化中的作用，解析SVCV靶向H0-1的免疫逃避机制，并进一步明晰抗氧化策略的抗病毒机理。

血红素加氧酶-1（HO-1）具有抗氧化、抗炎症等多种功能。鉴于HO-1通过与干扰素调节因子3（IRF3）结合参与干扰素反应，发挥抗病毒作用，而鲤春病毒血症病毒（SVCV）又可抑制IRF3的激活来抑制干扰素反应，我们推测SVCV靶向HO-1来干扰IRF3的激活，从而抑制干扰素反应。本项目从SVCV如何下调HO-1以及HO-1如何参与IRF3激活两方面展开研究，解析SVCV靶向HO-1的免疫逃避机制。研究显示，SVCV感染早期可通过上调趋化因子受体3（CXCR3.3）的转录，促进Bach1的上调和入核、进而抑制HO-1和IFN-1的分子机制。但SVCV感染晚期、SVCV的吸附以及SVCV P蛋白和G蛋白的表达都可显著刺激HO-1的启动子活性及蛋白表达,证实SVCV同HO-1复杂的相互作用。进一步研究发现，在静息状态、病毒感染或poly I:C转染下，HO-1通过与IRF3的同源二聚体或IRF3/IRF7异源二聚体的结合，促进IRF3的磷酸化和入核，上调IFN-1反应；但在氧化应激条件下，HO-1可通过自噬和溶酶体途径促进IRF3和IRF7的降解，下调IFN-1反应，并证实HO-1负调控IFN-1反应的功能在不同鲤科鱼类和哺乳动物中具有保守性，说明HO-1在维持细胞稳态中发挥重要作用。在此基础上，提出了靶向于HO-1等内源性防御分子的水生动物病毒拮抗策略，构建了基于Nrf2、HO-1以及融合启动子的药物筛选方法，评价了姜黄素、芒果苷、牛磺酸等抗氧化剂具有抗炎功能，可抑制SVCV、大口黑鲈弹状病毒（MSRV）、蛙虹彩病毒（RGV），具有广谱的抗病毒作用。此外，本项目还利用鲫的基因组和转录组数据系统梳理了鲫所有干扰素分子，通过序列比对、基因结构分析、结构模拟以及功能验证发现鲫基因组编码7种、13个干扰素相关基因，包括4种I型干扰素、2种Ⅱ型干扰素。其中CaIFN5为一种新型干扰素分子，能够促进STAT1的磷酸化和入核，诱导ISRE激活，诱导下游效应基因MX1、PKR以及ISG15的表达，体外抑制SVCV的增殖，属于新报道的鱼类Ⅳ型干扰素。上述研究为靶向宿主内源性防御系统的抗病毒药物筛选提供了科学依据，可为水产业的绿色发展提供技术和产品支撑。