PIM1在I型干扰素反应中的调控作用及其机制研究

When invading, pathogens may cause various diseases due to their replication and reproduction in our body. However, the innate immunity and the adaptive immunity can help us eliminate the infection. The innate immunity is the first defense against virus invasion, which including type-I interferon responses, inflammatory responses and activation of immune cells. Type-I interferon responses are consisted a vital respect of innate immunity and the abnormal of type-I interferon responses will cause a disaster in our body. Thus, the regulation of the responses is sophisticated, in which phosphorylation is a common and an essential method. Researchers focused on the regulation of type-I interferon and screened a negative regulated kinase called PIM1 by using reporter system. PIM1 plays a vital role not only in the process of cancer's occurrence and progression but also in the virus's replication and reproduction. The research will further investigate on how PIM1 regulated type-I interferon that is the mechanism of PIM1’s regulation. In addition, the research will also confirm the role of PIM1 in type-I interferon responses in vivo. The results of this project will enlarge our knowledge on the regulation of type-I interferon responses. Most importantly, it will provide a potent drug target and theoretical basis for developing antiviral drugs.

病原微生物入侵宿主后，其在机体内的复制及增殖导致了各种疾病的发生。机体内的天然免疫系统及获得性免疫系统可以帮助机体清除病毒的感染。天然免疫系统是我们抵御病毒感染的第一道防线，它包括诱发I型干扰素反应，炎症反应以及活化免疫细胞。I型干扰素反应是天然免疫系统的重要组成部分，其异常会对人体造成严重的危害，因此机体对其的调控十分精细，而磷酸化修饰在I型干扰素的调控中扮演着十分重要的角色。申请人针对I型干扰素的调控问题，利用报告系统在激酶库中筛选出了一个负调控I型干扰素反应的激酶—PIM1：其在癌症的发生发展以及病毒的感染和复制中扮演着重要的角色。本项目将深入探索激酶PIM1是如何调控I型干扰素反应即其发挥作用的具体机制，并在机体水平证明其调控作用的真实性。本项目的研究成果有助于进一步了解机体对I型干扰素信号通路的调控，并为临床上抗病毒药物的研发提供潜在的分子靶标及理论基础。

天然免疫是机体抵御外源微生物感染的第一条防线，而在天然免疫中，I型干扰素又是非常重要的组成部分。本课题通过双荧光素酶报告系统对人类激酶库进行筛选，鉴定出一个可以负调控I型干扰素信号通路的激酶：PIM1。通过研究我们发现以下结果：1、通过qRT-PCR以及ELISA实验认证，PIM1可以显著的下调I型干扰素的mRNA水平和蛋白水平；进一步通过激酶抑制剂和激酶突变体发现该抑制作用依赖于PIM1的激酶活性。2、进一步探索其作用机制后发现，PIM1的敲除会促进I型干扰素信号通路中重要的通路蛋白TBK1的磷酸化以及IRF3的磷酸化二聚化及入核。3、通过不同的信号通路蛋白刺激，发现PIM1主要在TBK1-IRF3上起作用。通过免疫共沉淀发现PIM1与TBK1互相作用，进一步用截短体实验后发现，PIM1主要与TBK1的N端互作。4、实验中还发现PIM1会影响TBK1的稳定性。仙台病毒刺激后发现，PIM1敲除的细胞中的TBK1的降解变慢；而在使用蛋白酶体抑制剂MG132后，发现TBK1蛋白水平的稳定性提高。通过泛素化实验发现，PIM1可以促进TBK1的K48位的泛素化、由此来影响TBK1的稳定性。5、通过水泡口炎病毒VSV感染正常的以及PIM1敲除的细胞系发现PIM1的缺失确实可以通过上调I型干扰素来抵抗病毒。因此，我们得到如下结论：激酶PIM1与I型信号通路中的重要信号蛋白TBK1的N端相互作用，影响了TBK1的稳定性，从而抑制了I型干扰素的产生，影响其抗病毒免疫。本研究发现的意义在于：1、揭示原癌基因PIM1 在I 型干扰素反应中的调控作用。2、阐明了PIM1 在I 型干扰素通路中发挥作用的具体机制及相互作用的蛋白。3、验证PIM1 的抗病毒作用，为抗病毒药物的开发提供理论依据及数据基础。