干扰素刺激因子IIGP1限制狂犬病病毒复制的分子机制研究

Rabies is a zoonotic disease caused by the rabies virus (RABV). Since the pathogenesis for RABV in the central nervous system is not totally understood, the mortality rate is almost 100％. Interferon (IFN) is one of the most important innate molecules. It can activate the cells in an autocrine or paracrine form to produce hundreds of interferon stimulated genes (ISGs), which limit the infection of pathogenic microorganism. Recently, we found that IIGP1 in the mouse brain infected with RABV was significantly upregulated. Therefore, we hypothesized that IIGP1 played a role in limiting RABV replication and pathogenicity. In 293T cells, expression of IIGP1 can significantly restrict RABV replication. Furthermore, the recombinant RABV expressing IIGP1 was developed by using the reverse genetic techniques and its growth in NA cells also confirmed that IIGP1 could inhibit RABV replication. By using IIGP1 expressing RABV and IIGP1 knockout mice, we will further investigate the role of IIGP1 in limiting the pathogenesis of RABV in vivo. Also, we will investigate the effect of IIGP1 on the expression and spreading of RABV glycoprotein, its glycosylation and viral degradation in lysosomes. To our knowledge, this is the first study to investigate the role and mechanism of IIGP1 to restrict RABV in both vitro and vivo, which will provide an insight into the development of novel therapeutic for rabies.

狂犬病是由狂犬病病毒（RABV）引起的的人兽共患传染病。目前RABV在中枢神经系统中的致病机制尚不明晰，影响到有效治疗手段的开发，导致发病后的死亡率高达100%。干扰素是重要的天然免疫因子，它刺激细胞产生众多干扰素刺激因子（ISG），从而限制病原的入侵。我们发现RABV感染小鼠脑组织后会显著上调一系列ISG，其中包括隶属于GTP酶家族的IIGP1。我们在细胞中表达IIGP1后再感染RABV，发现IIGP1能够有效抑制RABV的增殖。通过构建表达IIGP1的重组RABV和IIGP1缺失小鼠，我们将从过表达和缺失两个层面进一步研究IIGP1对RABV体内致病性的影响。同时，在体外模型研究IIGP1如何影响RABV糖蛋白的表达与分布、糖蛋白糖基化、溶酶体活性以及IIGP1的GTP酶活性对RABV感染的影响，最终阐明IIGP1限制RABV复制的分子机制，为狂犬病的有效治疗提供新思路。

狂犬病是由狂犬病病毒（RABV）感染引起的一种具有极高致死率的人兽共患病。干扰素是机体对抗病毒感染的重要天然免疫因子，它可以刺激细胞产生多种干扰素刺激因子（ISG）从而限制病毒复制，我们发现感染RABV的小鼠脑组织中有一系列ISG的显著上调，其中包括属于GTP酶家族的IIGP1，而IIGP1是否抑制RABV的复制尚不明确。本课题通过体外过表达实验验证IIGP1在细胞模型上对RABV复制的影响。通过反向遗传操作系统构建的插入IIGP1基因的重组病毒和CRISPR-Cas9技术敲除IIGP1基因的小鼠，在动物模型上对IIGP1影响RABV的效果进行深入研究。同时，在细胞模型中对IIGP1抑制RABV复制的分子机制进行探索，找寻IIGP1可能互作的RABV结构蛋白，确认IIGP1是否影响RABV的糖蛋白表达和分布以及IIGP1的GTP酶活性是否决定抑制RABV复制。研究结果发现体外实验中IIGP1的过表达可以显著抑制RABV的复制，体内实验证明IIGP1基因插入的重组病毒的致病性相较于亲本毒株显著下降，且IIGP1基因的缺失可以显著提高小鼠脑组织中的病毒载量。免疫共沉淀筛选发现RABV磷酸化蛋白（RABV-P）和IIGP1互作。进一步研究发现IIGP1结合在RABV-P的第128位氨基酸并影响到了RABV-P的二聚化，最终抑制病毒复制。本项目首次通过体内外实验发现了IIGP1限制RABV复制的作用并揭示了其抗病毒机制，为狂犬病的有效治疗提供了药物新靶点，也为IIGP1抑制其他病毒感染的相关研究提供了借鉴。