25-羟基胆固醇体内合成自调控与抗病毒功能和机理的研究

The recent studies demonstrate that 25-hydroxycholesterol is a soluble antiviral molecule. Cholesterol-25-hydroxylase catalyzes the biosynthesis of 25-hydroxycholesterol. Liver X receptor (LXR) is a ligand-activated transcription factor. The results in our preliminary experiments indicate that activation of LXR induces expression of cholesterol-25-hydroxylase and production of 25-hydroxycholesterol. Furthermore, by completing the sequence alignment analysis, we observed that cholesterol-25-hydroxylase can be LXR target gene. Because 25-hydroxycholesterol is a natural LXR ligand, we hypothesize by the stimulation with exogenous signals, such as virus invasion, 25-hydroxycholesterol will activate cholesterol-25-hydroxylase to turn on the auto-regulatory system to enhance the biosynthesis of 25-hydroxycholesterol and inhibit virus infection. In this proposed study, we will investigate the regulation of cholesterol-25-hydroxylase expression, production of 25-hydroxycholesterol and the involved mechanisms in different cell types, such as hepatocytes, macrophages and fibroblasts. Furthermore, we will investigate the anti-viral function of 25-hydroxycholesterol and LXR signaling pathway. We wish our study will advance the field.

25- 羟基胆固醇是一种新发现的抗病毒脂质分子，其体内合成由胆固醇25-羟化酶控制。LXR是配体激活转录因子。我们的初步实验结果表明激活LXR上调胆固醇25-羟化酶表达、促进25-羟基胆固醇产生，序列分析预示胆固醇25-羟化酶可能是LXR靶基因。由于25-羟基胆固醇是LXR天然配体，由此我们认为在外源信号刺激下，25-羟基胆固醇诱导胆固醇25-羟化酶表达，进行合成自调控，从而在抗病毒感染等方面发挥功能。我们在本项目中将以肝细胞、巨噬细胞和成纤维细胞为研究对象，揭示25-羟基胆固醇通过LXR信号通路进行合成自调控的机理，更进一步研究25-羟基胆固醇与LXR信号通路抗病毒感染的功能与机理，促进该领域的发展。

25-羟基胆固醇（25HC）是一种新发现的抗病毒脂质分子，其体内合成由胆固醇25-羟化酶（CH25H）控制。LXR是配体激活转录因子。我们的初步实验结果表明在肝细胞中激活LXR上调CH25H表达、促进25HC产生。通过序列分析，我们在CH25H启动子区域找到多个LXREs，预示CH25H可能是LXR靶基因。在本项目的支持下，经过系统研究，我们发现以下重要结果：1) 无论是人工合成的LXR配体（T0901317和GW3965）还是内源性的LXR配体（25HC等）都能以浓度和时间依赖的方式上调肝细胞和巨噬细胞中CH25H表达，在肝细胞中的激活效果更为显著；2) 激活LXR能显著地上调CH25H mRNA表达，表明LXR能够在转录水平上调控CH25H表达；3) 我们用报告基因的方法证明LXR能够激活CH25H的转录，突变或删除CH25H启动子中不同的LXRE能够部分降低或完全阻断LXR对CH25H的调控，证明T0901317或25HC以LXR依赖的方式调控CH25H的表达；4) 基于我们之前的研究，干扰素gamma（IFNgamma）是LXR的靶基因（Biochem J 2014;459:345-354），我们检测了IFNgamma是否参与LXR对CH25H的调控。我们分离了野生型和IFNgamma敲除小鼠的原代肝细胞。当IFNgamma表达被敲除后，虽然激活程度下降，但LXR依然能上调CH25H的表达；5）功能上，我们发现激活LXR能够抑制病毒感染，但是当LXRalpha、LXRbeta、CH25H或IFNgamma被敲除后，T0901317或25HC的抗病毒活性下降；6）25HC能够在磺酸化酶SULT2B1b的催化下生成25HC3S，而25HC3S的抗病毒活性低于25HC。因此25HC被代谢成25HC3S能够降低其抗病毒功能。总结我们的研究成果，我们揭示了25HC通过LXR依赖的方式自调控其体内合成，从而抵抗病毒感染。我们研究同时揭示了LXR在免疫系统中的新功能。LXR的配体有望成为抗病毒感染的新药，具有较好的临床应用价值。