抗RNA病毒的表观遗传小分子抑制剂的筛选和分子机制研究

RIG-I signaling pathway plays a key role in the cell response against RNA virus infection, but the detailed molecular mechanisms and related drug development still require extensive studies. The recent reports indicated that two epigenetic genes, WDR5 and WDR82, are involved in the activation of RIG-I pathway, which suggests epigenetic genes may have important functions in the pathway regulation. After screening of siRNA library for protein methylation and epigenetic chemicals, we identified two some molecules, EFI1 and EFI2, effectively inhibits the replication of RNA virus in the cell. Importantly, knockdown of EME1 or EME2, the responding enzymes for the two chemicals, enhanced IFN-β expression induced by SeV treatment, which indicated that EME1 and EME2 respectively repress pathway activation. Based on the above discoveries, the current project will further study the molecular mechanisms for RIG-I signaling pathway regulated by EME1 and EME2, and investigate the clinical potential of EFI1 and EFI2 in anti-viral treatment.

RIG-I信号通路在细胞抗RNA病毒过程中发挥着关键作用，但是其分子调控机制以及相关药物的研发尚有待深入研究。最新的研究成果发现表观遗传相关基因WDR5和WDR82参与调节RIG-I信号通路的激活，提示这类基因可能在这个信号通路中发挥着重要作用。我们通过对蛋白质甲基化酶siRNA文库和表观遗传药物的筛选，发现两个表观遗传相关的小分子抑制剂EFI1和EFI2有效地抑制RNA病毒在细胞内的增殖。同时初步的实验结果说明上述小分子所对应的蛋白酶EME1和EME2在敲低后增强SeV诱导的IFN-β的表达，说明EME1和EME2抑制RIG-I信号通路的激活。本项目将在此基础上研究EME1和EME2调控病毒激活的RIG-I信号通路的分子机制，探究小分子抑制剂EFI1和EFI2在抑制RNA病毒方面可能的应用前景。

RNA病毒对人类的身体健康有巨大的危害作用，流感病毒和新冠病毒等RNA病毒的爆发可以导致成千上万人死亡。RIG-I信号通路在细胞抗RNA病毒过程中发挥着关键作用，但同时抗病毒信号通路的过度激活导致炎症因子风暴，可能对机体造成严重伤害。因此研究RIG-I信号通路的分子调控机制以及相关药物的研发至关重要。最新的研究成果发现表观遗传相关基因WDR5和WDR82参与调节RIG-I信号通路的激活，提示这类基因可能在这个信号通路中发挥着重要作用。我们通过对蛋白质甲基化酶siRNA文库和表观遗传药物的筛选，发现表观遗传相关的小分子抑制剂2-PCPA能够影响RNA病毒在细胞内的复制。2-PCPA是H3K4去甲基化酶LSD1的抑制剂。实验结果说明LSD1能够与RIG-I相互作用，促进RIG-I与泛素E3连接酶的相互作用，以及RIG-I的K63连接的多聚泛素化，从而促进RIG-I信号通路的激活，IFN-β的表达，并抑制RNA病毒复制。在巨噬细胞LSD1特异敲除的小鼠模型内，IFN-β等抗病毒免疫因子的表达显著降低，而RNA病毒的复制增加，进一步证明LSD1在促进RIG-I信号通路激活中的作用。该工作揭示了调控RIG-I信号通路的新分子机制，为RNA病毒引起的相关疾病的治疗提供了新的靶标和先导药物。在本项目支持下，我们已经发表通讯作者研究论文4篇，综述1篇，还有1篇目前在投稿中。