王紅艷研究組揭示膽固醇代謝產(chǎn)物調(diào)控先天免疫抗感染的新機(jī)制
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時(shí)間:2019-12-25
為了找到參與機(jī)體抗病毒感染的膽固醇代謝酶或相應(yīng)的天然產(chǎn)物,他們利用乙肝病毒感染肝癌病人樣本、多種類(lèi)型病毒感染的小鼠肝組織或巨噬細(xì)胞進(jìn)行篩選,發(fā)現(xiàn)不論應(yīng)對(duì)DNA病毒,還是RNA病毒的感染,7脫氫膽固醇還原酶(DHCR7)的表達(dá)量均顯著降低。DHCR7是將7-脫氫膽固醇(7-DHC)轉(zhuǎn)化成膽固醇的關(guān)鍵酶,DHCR7突變的病人表現(xiàn)智力發(fā)育障礙,但是并不清楚DHCR7如何調(diào)控先天免疫抗病毒感染的功能。通過(guò)構(gòu)建條件性敲除DHCR7的小鼠、敲減或敲除DHCR7的巨噬細(xì)胞、利用小分子抑制劑阻斷DHCR7的酶活等策略,都能顯著增強(qiáng)病毒感染介導(dǎo)的IFNβ產(chǎn)生。并且,病毒感染的肝臟組織、DHCR7缺失或其抑制子處理的巨噬細(xì)胞升高7-DHC的含量,外加天然產(chǎn)物7-DHC也能促進(jìn)巨噬細(xì)胞抗感染的功能。有意思的是,用于治療乳腺癌的化療藥物他莫昔芬(Tamoxifen)曾被FDA批準(zhǔn)能抑制DHCR7酶活,本研究發(fā)現(xiàn)他莫昔芬具有抑制水皰性口炎病毒(VSV)和寨卡病毒(ZIKV)感染的新功能。利用DHCR7抑制劑AY9944處理小鼠,血清中7-DHC含量顯著升高,保護(hù)小鼠抵抗致死劑量VSV和流感病毒(H1N1)的感染。
進(jìn)一步的機(jī)制探索發(fā)現(xiàn):靜息期的巨噬細(xì)胞表達(dá)很低水平的AKT3,病毒感染促進(jìn)AKT3的表達(dá),而代謝產(chǎn)物7-DHC能促進(jìn)PI3K-AKT3的活化。此外,作為蛋白激酶的AKT3直接結(jié)合IRF3,增強(qiáng)IRF3在絲氨酸385位的磷酸化,進(jìn)而促進(jìn)IRF3二聚體形成和向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移,最終增強(qiáng)IFNβ產(chǎn)生。敲除AKT3的小鼠顯著降低IFNβ的產(chǎn)生,升高病毒載量,導(dǎo)致更多小鼠死亡。
綜上所述,靶向膽固醇代謝通路中的7-脫氫膽固醇還原酶(DHCR7)能導(dǎo)致上游產(chǎn)物7脫氫膽固醇積累,通過(guò)活化AKT3和IRF3,提高IFNβ和抗病毒功能。這項(xiàng)研究不僅為抵御新發(fā)或高致病性病毒的感染提供了新型藥物靶點(diǎn),也為膽固醇代謝重編程調(diào)控天然免疫提供了新見(jiàn)解。王紅艷實(shí)驗(yàn)室肖俊博士和李偉蕓博士后是本文的共同第一作者。感謝中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所翟琦巍研究員、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所陳化蘭院士、南京大學(xué)模式動(dòng)物研究所楊中州研究員等的大力合作。該項(xiàng)研究受到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院等經(jīng)費(fèi)支持。感謝分子細(xì)胞中心的動(dòng)物平臺(tái)、細(xì)胞平臺(tái)、分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)等的大力支持。

研究模型示意圖

卡通科普?qǐng)D:當(dāng)外星體入侵地球時(shí),地球表層的預(yù)警中心(7-DHC)發(fā)射急救信號(hào)(AKT3)到達(dá)地心指揮部(IRF3),使得地球衛(wèi)士(IFNβ)大量并迅速集合,運(yùn)輸?shù)接钪嬷械挚雇庑求w