柯萨奇病毒B3非结构蛋白3C调控SREBP1促进病毒复制的分子机制研究

Coxsackievirus B3 (CVB3) is the major pathogen of human viral myocarditis. In our previous work, it has been found that CVB3 infection increased the cellular lipid synthesis and accumulation which was beneficial to virus replication. However, the regulation mechanisms of lipid synthesis during CVB3 infection are not well understood. We further found that CVB3 nonstructural protein 3C was found to increase the transcription of sterol regulatory element-binding protein-1 (SREBP1), which is the key transcriptional factor in regulating lipogenic gene expression. The SREBP1 transcriptionally activates a cascade of enzymes required for endogenous lipid synthesis, including fatty acid synthase (Fasn) and acetyl-CoA carboxylase (ACC). These results suggest that CVB3 nonstructural protein 3C activates SREBP1 and its downstream lipogenic genes expression to increase the cellular lipid accumulation and virus replication. In this study, the regulation mechanisms of SREBP1 transcription and activity by CVB3 3C will be investigated. The potential transcriptional factors contributing to the regulation of SREBP1 by 3C will be determined. Furthermore, the effects of PI3K/Akt and AMPK signaling in modulation of SREBP1 transcription and activity during CVB3 infection or 3C expression will be explored. At last, the effects of SREBP1 in CVB3 induced lipogenesis and virus replication will also be evaluated by the RNA interference of SREBP1. This study will elucidate the molecular mechanisms of increase in lipid synthesis and accumulation during CVB3 infection, and will probably benefit the research of treatment of CVB3-induced myocarditis.

柯萨奇病毒B3是引起病毒性心肌炎最为常见的病原体。我们在前期工作中发现CVB3感染通过增加脂质合成引起细胞内脂质积累，促进病毒复制，但是CVB3调控脂质合成的机制并不清楚。SREBP1是调控脂质合成的关键转录因子，在前期研究中我们发现CVB3非结构蛋白3C可以上调SREBP1的转录，因此推测CVB3感染细胞后通过表达3C上调SREBP1的转录及活性，提高脂质合成酶基因表达，进而促进脂质积累和病毒复制。本项目拟构建SREBP1及其下游基因的启动子报告基因，研究3C调控SREBP1转录及活性的分子机制，确定参与3C调控SREBP1的转录因子，探讨Akt及AMPK通路在其中的作用；并利用RNA干扰明确SREBP1在CVB3调控脂质合成中的作用，阐明CVB3增加宿主细胞脂质合成积累的分子机制。研究结果将为了解CVB3病毒与宿主的相互作用提供新的认识，也将为治疗CVB3感染引发的心肌炎提供新的思路。

柯萨奇病毒B3（CVB3）是引起病毒性心肌炎最为常见的病原体，但是目前仍然缺乏针对CVB3感染有效的疫苗和特异性的治疗方法，因此迫切需要深入了解病毒与宿主的相互作用以及病毒性心肌炎的发生发展机制，并寻找新的有确切疗效的预防和治疗方法。我们在前期工作中发现CVB3感染通过增加脂质合成引起细胞内脂质积累，促进病毒复制，但是CVB3调控脂质合成的机制并不清楚。SREBP1是调控脂质合成的关键转录因子，在前期研究中我们发现CVB3感染可以上调SREBP1a的转录。本项目在前期工作的基础上，继续深入研究CVB3病毒感染引起宿主细胞脂质代谢异常的分子机制，重点探讨CVB3感染活化SREBP1a的转录调控机制。通过实验明确了CVB3感染可以上调SREBP1a的转录水平及活性，并通过反复实验确定CVB3非结构蛋白2A可以上调SREBP1a的转录、蛋白表达及活性，因此将后续研究重点由原计划书中的非结构蛋白3C调整为非结构蛋白2A；继续深入探讨2A活化SREBP1a转录的分子机制，采用荧光素酶报告基因实验确定SREBP1a启动子的-1821~-1490、-312~-1两个区域是2A上调SREBP1a转录所需的关键启动子区域，序列分析推测SP1可能是其中关键的转录因子，进一步采用siRNA干扰确定转录因子SP1参与了2A活化SREBP1a的过程；接下来我们通过筛选发现MEK抑制剂可以抑制2A对SREBP1a报告基因的上调，于是我们利用不同的MEK抑制剂以及siRNA干扰MEK、ERK，证明MEK/ERK通路参与2A活化SREBP1a；最后明确了SREBP1在CVB3感染或者2A表达诱导的脂质积累中发挥重要作用，并且有利于促进病毒的复制，干扰SREBP1表达或者抑制MEK/ERK通路可以减少病毒感染引起的脂质积累，并抑制CVB3病毒的复制。研究结果初步阐明了CVB3通过活化SREBP1a增加宿主细胞脂质合成积累的分子机制，为进一步了解CVB3病毒感染与宿主的相互作用提供了新的认识，也为CVB3感染引发的病毒性心肌炎及心肌病的防治研究提供了新的数据资料。