柯萨奇病毒通过下调自噬受体OPTN挟持细胞选择性自噬的机制和作用研究

Coxsackievirus B3 (CVB3) related viral myocarditis is the leading cause of sudden death in teenagers for unknown reason, dilated cardiomyopathy and chronic heart failure. Autophagy receptor protein operation (OPTN) plays an important role in autophagosome maturation, trapping virus and viral immunity, but the relationship of CVB3 infection and OPTN mediated selective autophagy is not clear. Our previous study found that OPTN significantly reduced after CVB3 infection and the titers of CVB3 also decreased. We speculate that CVB3 hijack selective autophagy via downregulating OPTN, and the downregulated OPTN reduces the virus replication by affecting the antiviral immune response. We will study the mechanism of OPTN down-regulation from viral protease cleavage, ubiquitin-proteasome pathway, caspase pathway, gene transcription level and microRNA-mediated regulation of post-transcriptional gene expression. We also investigate the role of downregulated OPTN in virus replication and mitochondrial antiviral signaling protein (MAVS) related antivirus immune signal transduction pathways in Hela cell, wild-type mice and OPTN-/- mice with biological technologies including PCR, immunohistochemistry, immunohistochemistry, immunofluorescence at the molecular, cellular and animal levels. This study will reveal the function of OPTN in CVB3 infection and lay a foundation in achieving precise treatment for virus infection.

柯萨奇病毒（CVB3）相关病毒性心肌炎是青少年不明原因猝死、扩张性心肌病及慢性心衰等疾病的主要病因，自噬受体OPTN在自噬体成熟、捕获病毒及病毒免疫中发挥重要作用，但CVB3与OPTN介导的选择性自噬之间的关系尚不明确。前期研究显示：CVB3感染后OPTN明显减少，CVB3病毒量也随之减少。我们推测病毒感染通过下调OPTN挟持自噬并进而影响抗病毒免疫反应减少病毒复制。我们拟从病毒蛋白酶裂解、泛素蛋白酶体途径、caspase途径、基因转录水平及microRNA介导的转录后调控五个方面研究OPTN下调的机制，并以Hela细胞、野生型及OPTN缺陷小鼠为研究对象，在分子、细胞、动物水平上应用PCR、免疫印迹法、免疫组化、免疫荧光等技术，探讨下调的OPTN对病毒复制及线粒体抗病毒信号蛋白（MAVS）相关信号通路的影响，结果有助于阐明OPTN在CVB3感染中的作用，为寻找新的抗病毒治疗靶点提供依据。

柯萨奇病毒（CVB3）相关病毒性心肌炎是青少年不明原因猝死、扩张性心肌病及慢性心衰等疾病的主要病因，自噬受体OPTN在自噬体成熟、捕获病毒及病毒免疫中发挥重要作用，但CVB3与OPTN介导的选择性自噬之间的关系尚不明确。前期研究显示CVB3感染后OPTN明显减少，CVB3病毒量也随之减少。本项目从CVB3的2A或3C蛋白酶裂解、MicroRNA（非编码小分子RNA）介导的转录后基因表达调控、泛素-蛋白酶体途径降解三方面探讨CVB3 感染后引起OPTN下调的原因，结果表明OPTN减少与泛素-蛋白酶体途径有关；本项目通过OPTN过表达质粒及SiRNA-OPTN转染细胞实验，明确OPTN下调后导致CVB3复制减少；通过研究OPTN下调对MAVS 相关抗病毒免疫信号通路的影响，结果显示，OPTN敲减并感染CVB3后IL-8水平下降，但是其他细胞因子IL-6, TNF-α, IFN-β均无变化，表明OPTN下调可能不是通过MAVS 相关抗病毒免疫信号通路调节。另外，本课题在实施过程中CVB3感染使核孔复合体（NUP62）表达下降，NUP62基因与病毒复制密切相关。对进一步影响病毒复制的机制AKT及Erk通路研究发现，NUP62影响病毒复制主要是通过Erk通路调节。今后可能使用CVB3感染动物模型对NUP62进一步深入研究，对于寻找抗病毒治疗靶点具有重要意义。