神经肽激素受体GPR54在抗病毒固有免疫反应中的功能与机制研究

G protein-coupled receptor 54 (GPR54), a key neuropeptide hormone receptor for Kiss1, plays essential roles in regulating puberty development and cancer metastasis. However, its role in the antiviral innate immune response is unknown. We demonstrated that the neuropeptide hormone kisspeptin was highly increased in mouse serum during viral infection as well as in puberty development. Furthermore, both RNA and DNA virus replication and infection was significantly reduced in Gpr54-deficient mice. Whereas, the virus-induced IFN-I production was increased obviously in Gpr54-deficient mice. Accordingly, overexpression of GPR54 facilitated virus infection and reduced IFN-I production suggested that Gpr54 plays key roles in negatively regulating innate antiviral immune responses. Thus, in this study we want to explore the correlation between virus-induced kiss1 expression and innate antiviral immune responses. How the innate antiviral immune responses are regulated by Gpr54? And how the balance is kept by neuroendocrine system through Gpr54. Finally, we will reveal the function and mechanism of Gpr54 in regulation of virus infection which will lay a theoretical basis for prevention and drug discovery of viral diseases.

神经肽激素Kiss1及其受体GPR54在生殖系统发育、青春期控制，以及抑制肿瘤转移等过程中发挥重要作用，但其对免疫功能和在抗病毒感染中的作用及机制尚待阐明。我们发现：Kiss1在青春期大量表达并参与性腺发育，而病毒感染也能诱导其在小鼠下丘脑和垂体大量表达；当GPR54缺失时可显著降低小鼠体内病毒感染数量，明显提高小鼠I型干扰素的分泌及对VSV病毒感染的耐受；反之过表达GPR54，这种细胞则更容易被病毒感染，I型干扰素分泌显著下降，提示GPR54负调控I型干扰素从而影响机体的抗病毒免疫。本课题拟重点探讨：病毒诱导表达的Kiss1与机体抗病毒免疫有怎样的联系？GPR54调控的信号通路如何影响抗病毒免疫功能？神经内分泌系统如何通过GPR54调节机体的免疫平衡？即从动物整体、细胞和分子三个层面探讨和阐明GPR54在病毒感染过程中的重要调控功能和分子机制，为病毒性疾病的防治及新药研发提供理论依据。

神经肽激素KISS1及其受体GPR54在生殖系统发育、青春期控制以及抑制肿瘤转移等过程中发挥重要作用，但其对免疫功能和在抗病毒感染中的作用及机制尚待阐明。我们的研究发现KISS1/GPR54系统可以通过调节钙调去磷酸酶Calcineurin的活性来调节抗病毒天然免疫反应。首先我们发现，病毒感染可以显著上调小鼠下丘脑和垂体中GPR54的配体KISS1的表达，这暗示着KISS1/GPR54系统与病毒感染存在内在联系。进一步的研究发现，在GPR54缺失的巨噬细胞中，病毒感染诱导的IFN-β表达比野生型巨噬细胞显著提高，IFN-β水平提升的同时也显著抑制了细胞内病毒的复制。在GPR54缺失的小鼠体内，我们也得到了一致的结果。与此相对应的是，当我们在HEK-293T细胞中过表达GPR54时则显著抑制了病毒诱导的IFN-β产生，同时促进了病毒的复制。进一步的研究发现，病毒感染可以显著增加小鼠血清中KISS1编码蛋白神经肽激素Kisspeptins的分泌，作为GPR54的天然配体，Kisspeptins的水解多肽Kisspeptin-10（KP-10）显著抑制了病毒诱导的IFN-β产生。有意思的是，我们发现巨噬细胞中并不表达GPR54的配体KISS1，这说明KISS1很有可能是通过旁分泌的形式来发挥对Ι型干扰素的调控作用。机制方面，我们发现激活的GPR54可以通过羧基端PRR基序招募钙调去磷酸酶Calcineurin并以钙离子依赖的方式增加其去磷酸酶活性，而Calcineurin通过靶向于Ι型干扰素信号通路中关键激酶TBK1并使其去磷酸化而灭活，进而限制了Ι型干扰素的产生。综上所述，我们的研究揭示了KISS1/GPR54系统在Ι型干扰素信号通路中发挥着重要的负反馈调节作用，有望将KISS1/GPR54以及Calcineurin发展成为治疗病毒性疾病的重要靶点。同时我们的研究也表明中枢神经系统可以通过KISS1/GPR54信号来调节抗病毒天然免疫反应，有助于人们理解中枢神经系统与免疫系统之间复杂的调控关系。