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《北京协和医学院》 2019年
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寨卡病毒与宿主调控网络及MLK3参与病毒感染的分子机制研究

徐花  
【摘要】:寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)属黄病毒科,黄病毒属,是单股正链,具有包膜的RNA病毒,可通过蚊虫进行传播的虫媒病毒。最早在1947年于乌干达的寨卡森林中的猕猴体内分离出来,因而得名。该病毒活动一直比较隐匿,自2015年初,巴西第一例ZIKV感染报道以来,寨卡疫情于中南美洲快速扩散,穿越太平洋,到达大约60个国家。严重的ZIKV感染可导致神经方面疾病,如新生儿的小头症和成人的格林-巴利综合征,引起大家广泛的关注。然而,目前还没有针对寨卡热有效的疫苗或特异性的药物。ZIKV生命周期由多个步骤组成,包括吸附,穿入,脱壳,生物合成,组装与释放等都需要与宿主因子相互作用。病毒感染相关宿主因子和病毒-宿主相互作用关系,为病毒生存策略奠定了基础,进而为识别有效的宿主靶标和抗病毒药物研究提供有力工具。尽管目前有一些关于ZIKV和宿主细胞及信号通路的研究,但无法系统地识别ZIKV的宿主调节因子,阻碍了抗病毒药物的发展和对病毒致病性的理解。鉴定调节ZIKV感染的宿主候选因子的快速方法是使用生物活性化合物库进行系统筛选。在本研究中,我们用2659个具有明确靶点的生物活性小分子化合物库,使用人类胶质母细胞瘤细胞系SNB-19作为体外感染模型,应用高通量和基于荧光成像焦点的技术来识别调节ZIKV感染的宿主因子。5μM化合物库筛选的结果显示了一百多种小分子,明显抑制或增强了 SNB-19细胞中的ZIKV感染。根据这些不同作用效果化合物对应的靶点蛋白,我们构建了 ZIKV感染相关宿主调控因子的相互作用网络。基于此蛋白调控网络,我们后续开展了病毒感染关键宿主因子的功能性研究。在高通量筛选中,一种MAP3K混合谱系酶3(Mixed Lineage Kinase 3,MLK3)抑制剂URMC-099显著增强了 SNB-19细胞和新生小鼠大脑中的ZIKV的感染。MLK3属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族,MLK3能磷酸化并活化丝裂原活化蛋白激酶激酶(MAP2Ks),导致 c-Jun 氨基末端激酶(JUNN-Terminal Kinase,JNK),P38蛋白(p38MAPK,P38),细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK(MAPKs)介导的信号通路活化,参与调节细胞增殖,细胞周期进展等过程。有关MLK3参与病毒的生命周期的相关报道较少。MLK3可以被肠道病毒71型(Human enterovirus 71,EV71)和乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)诱导激活。MLK3缺陷可导致流感病毒在肺部的清除延迟。然而,在ZIKV的感染中,MLK3的作用仍然是未知的。通过基因沉默和过表达,我们进一步证实MLK3是一种抑制ZIKV的宿主限制因子。从机制上来讲,MLK3通过诱导部分炎症细胞因子白介素-6(interleukin-6,IL-6)、白细胞介素-8(Interleukin-8,IL-8)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF-α)和单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)负性调节ZIKV的复制,但不调节宿主抗病毒干扰素信号通路。而且,ZIKV能够激活细胞和新生小鼠脑中的MLK3/MKK7/JNK通路。本项研究揭示了 MLK3独特的抗病毒机制,并提示MLK3/MKK7/JNK信号通路的蛋白激动剂在重新用作治疗ZIKV时可能具有临床效用。综上所述,我们通过基于有明确靶点的生物活性库的功能获得高通量筛选技术,系统认识ZIKV感染相关宿主因子,构建病毒相关宿主因子相互作用网络,为阐明ZIKV感染的调节机制提供理论基础,并为发现ZIKV感染相关的生物标志物和新的抗病毒靶点提供研究方向。本研究报导了 MLK3对ZIKV的负性调控作用,揭示了 MLK3调控的机制;MLK3及MLK3/MKK7/JNK信号通路参与部分炎症因子(IL-6、IL-8、TNF-α、MCP-1)和病毒的相互作用及潜在的应用价值值得进一步研究。
【学位授予单位】:北京协和医学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:R373

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