人参皂苷调控TLR/RLR信号通路激活APOBEC3G和BST-2抗病毒功能的分子机制研究

About 60% of human and animal diseases are caused by viral infection. Western medicine has limitations in treating viral diseases, while traditional Chinese medicine (TCM) has multiple advantages in antiviral treatments. Study the molecular mechanism of antiviral TCM, clarify the related signaling pathways and host antiviral factors, is helpful to reveal the targets of antiviral TCM, increase the possibilities of targeted-TCM antiviral therapy. APOBEC3G and BST-2 are recently discovered antiviral proteins which regulated by the type I interferon, inhibiting the infection and release of various viruses including HIV-1. This project will investigagte the antiviral activity of the ginsenoside with the molecular biological and cytological methods, aimed to reveal the molecular mechanism that ginsenoside regulates TLR/RLR signaling pathway, activates the downstream IRF3/7 signaling molecule, stimulates the type I IFN and induces the expression of host antiviral factors APOBEC3G and BST-2. Meanwhile, this project will also study the effect of ginsenoside on modification, cellular localization and viral antagonism of APOBEC3G/BST-2. The study will contribute to a better understanding of active ingredients of ginseng, provide a theoretical basis for the development of new antiviral TCM drugs and ginseng products, and enhance the clinical applicability.

人类和动物约60%的疾病是由病毒感染引起的。西医在抗病毒治疗上有一定局限性，而中医药抗病毒具有多重优势。研究特效抗病毒中药的分子作用机制，阐明其中的信号通路和宿主抗病毒因子，有助于揭示中药抗病毒的作用靶点，使中药靶向抗病毒治疗成为可能。APOBEC3G和BST-2是近期发现的受I型干扰素调控的抗病毒蛋白，抑制包括HIV-1在内的多种病毒感染及释放。本项目将通过分子生物学和细胞学手段，揭示人参皂苷调控TLR/RLR信号通路，活化下游IRF3/7信号分子并激活I型干扰素，诱导宿主抗病毒因子APOBEC3G和BST-2蛋白表达并发挥抗病毒功能的分子机制。同时，研究人参皂苷对APOBEC3G/BST-2蛋白修饰，细胞定位，病毒拮抗作用等方面的影响。本研究将有助于更好的了解人参有效成分，为开发新型人参制品和抗病毒中药提供理论依据，增强临床的可应用性。

中医药在抗病毒方面具有多重优势，近年来多个报道指出人参提取物及皂苷能够抑制多种病毒的感染，但是对其具体机制的研究并不十分透彻。本研究提出人参提取物及人身皂苷可能通过调控细胞内TLR或/和RLR信号通路，诱导产生I型干扰素，进而激活宿主限制因子BST-2和APOBEC3G的表达，调控其病毒拮抗性能，发挥广谱抗病毒活性。本项目主要研究了人参提取物/皂苷对抗病毒蛋白APOBEC3G/BST-2表达的影响；诱导抗病毒蛋白表达的具体途径；人参皂苷诱导I型干扰素的具体机制；人参提取物/皂苷对限制因子表达后的影响；人参提取物/皂苷对病毒辅助蛋白拮抗限制因子过程的抑制作用；以及人参提取物/皂苷对病毒正常生命周期的影响。 .结果通过分析不同的信号通路，发现人参提取物及皂苷通过影响IRF3/7的磷酸化及入核，利用TLR途径来激活I型干扰素转录、表达和分泌。继而诱导了宿主限制因子A3G和BST-2的表达。通过转染A3G和BST-2表达质粒，分析人参提取物及不同人参皂苷对这两种因子表达后修饰，细胞定位以及降解等方面的影响，发现人参皂苷Rg1、Re和Rd对A3G的表达有上调作用；Rb1、Rh2和Rd对BST-2的糖基化水平有上调作用；Rg3和Rd略微提高了BST-2在细胞表面分布；Rg3对Vif降解A3G有回复作用；人参皂苷对Vpu降解BST-2无明显影响。同时，通过多手段检测，发现人参提取物及总皂苷对HIV病毒的释放以及感染能力有一定程度的减少，Rg3对HBV的释放也有部分的削弱作用。以上结果进一步阐述了人参的药理活性, 为人参的临床应用提供了重要理论指导和技术参数。