原花青素对消化道急性感染病原体—诺如病毒的抑制及其作用机理

Noroviruses (NoV) are the leading cause of acute gastroenteritis outbreaks among adults and acute diarrhea among young children. currently there is no effective drug and vaccine against these viruses. Our pilot study indicated that GSPAs can inhibit NoV effectively, but the machanism is not clear. Based on the existence of drug target biomarkers and Nov receptor binding sites in the Nov capsid region, we prepose to use dose-response, time-effect, and interaction experiments to examine the efficacy of the monomers and polymers of GSPAs against Murine Norovirus and Feline Calicivirus, aiming to screen effective antiviral agents (GSPx). After these studies, we will focus on the capsid protein (VLPs) of NoV epidemic GII.4 strain and investigate the changes of structure, stability and binding kinetic of GII.4 VLPs post GSPx treatment, as well as the changes of GII.4 VLPs binding to its receptor (Histo blood group antigens) post GSPx treatment. These results will be critical for elucidating the molecular mechanism of GSPAs inhibition against NoV, developing effective anti-NoV drugs, and prevention and control of NoV foodborne transmission.

诺如病毒是引起人感染性胃肠炎暴发疫情和婴幼儿急性腹泻病的主要病原体之一，目前尚无有效药物及疫苗。课题组前期研究发现葡萄籽原花青素（GSPAs）可明显抑制诺如病毒感染，但其作用机制不清楚。基于病毒衣壳蛋白上存在与病毒受体结合的位点，GSPAs中有效成分可能是通过与病毒衣壳蛋白结合，进而阻断病毒颗粒与受体结合,从而起到抑制作用。本研究利用两种动物诺如病毒感染模型，筛选GSPAs中有效抗病毒因子（GSPx），研究其量效、时效关系及交互作用；着重以人诺如病毒流行株GII.4 的衣壳蛋白（VLPs）为模型，在模拟胃肠道条件下，运用光谱学、滴定量热、质谱等技术探索GSPx与VLPs的结合动力学及热力学规律；同时，研究GSPx与VLPs及其受体之间的竞争性相互作用关系。研究成果不仅对理论上阐释GSPAs抑制诺如病毒感染的分子机制具有重要意义,也为抗诺如病毒药物的筛选提供了新思路。

从天然植物资源中探索开发具有抗炎、抗病毒等特殊治疗作用的生物活性分子是目前研究的热点之一。葡萄籽原花青素（GSPAs）作为一类天然多酚类化合物，因具有高效、低毒、高生物利用度等优点而被广泛用于食品、医药等领域。深入研究GSPAs的生物学功效对今后天然产物药物的研发具有重要的理论和应用价值。在基金的资助下，我们主要开展了两方面的基础研究，一方面研究了GSPAs对肠道病原菌诺如病毒的抑制作用，另一方面研究了GSPAs对血管内皮细胞炎症小体的抑制作用，主要结论包括：1）GSPAs可有效抑制三种病毒模型包括鼠科诺如病毒（MNV-1）、猫科杯状病毒（FCV-F9）和噬菌体（MS2），且抑制效果程剂量依赖性、时间依赖性和聚合度依赖性；2）鉴于GSPAs中二聚体PCB2含量最为丰富，我们在研究探索中着重研究了PCB2对诺如病毒抑制效果，发现PCB2处理浓度大于0.5 mg/mL处理1h就可对FCV-F9起到明显的抑制作用；3）通过紫外光谱、荧光光谱、圆二色谱及透射电镜等技术，发现PCB2可以与病毒衣壳蛋白的主要结构域VP1自发结合，二者的作用改变了三级结构微环境但对其二级结构无影响，此外，PCB2与VP1结合可诱导病毒衣壳蛋白VLPs发生聚合，故而降低了病毒的感染能力；4）通过实时定量荧光PCR、western blotting、免疫荧光、染色质免疫沉淀等分子生物学手段探讨GSPAs对血管内皮细胞（HUVECs）中炎症小体的抑制作用，发现PCB2可干扰ROS—AP-1—炎症小体的信号通路起到改善血管内皮炎症，从而对心血管疾病起到防控作用。