烟酸及其受体GPR109A在病毒感染中的功能和机制探究

Host - directed therapy (HDT) target key host factors to treat virus infection which is an important approach for solving traditional antiviral drugs resistance and helping to find broad-spectrum antiviral drugs. G protein coupled receptor (GPCR), as a drug target of nearly 50% in clinical practice, plays a key role in viral infection and could be used as a target for screening HDT antiviral drugs. Gene chip screening found that interferon stimulated genes (ISGs) GPR109A is the highest expression GPCR after interferon stimulated, and significant resistance to virus infection, but the antiviral mechanisms of GPR109A and its ligand nicotinic acid need to be further explored. This project discusses：1. whether the ligand nicotinic acid is dependent on GPR109A against virus (especially influenza virus) infection. 2. Preliminary work suggests that GPR109A influences autophagy formation，to clarify the mechanism of action, we will use the transcriptome sequencing to explore how GPR109A to regulate signaling pathways that affect autophagy, and through the key signaling molecule inhibitors and agonist, using Western Blot and ELISA and immunohistochemical method to clarify its associated. The implementation of this project will help to determine the research value of antiviral drugs for targeting GPR109A and provide new targets and theoretical basis for HDT antiviral therapy.

宿主导向疗法（HDT）靶向宿主关键因子治疗病毒感染，是解决病毒感染耐药性和发现广谱抗病毒药物的重要方法。G蛋白偶联受体（GPCR）作为临床近50%的药物靶点，在病毒感染中发挥关键作用，可作为筛选HDT抗病毒药物的靶点。基因芯片筛选发现，干扰素诱导基因（ISGs）GPR109A是干扰素刺激后表达上调最高的GPCR，且显著抵抗病毒感染，但GPR109A及其配体烟酸的抗病毒机制需进一步探究。本项目探讨：1，配体烟酸是否依赖GPR109A抵抗病毒（尤其流感病毒）感染。2，前期工作提示GPR109A影响自噬形成，为明确作用机制，采用转录组测序探讨GPR109A如何调控信号通路影响自噬，并通过关键信号分子抑制剂和激动剂，使用Western Blot和ELISA及免疫组化等方法阐明其关联。本项目的实施将有助于确定靶向GPR109A发现抗病毒药物的研究价值，为HDT抗病毒疗法提供新的靶点和理论依据。

病毒疾病影响着人们的生产和生活，许多高度致命的病毒例如艾滋病是史上最具破坏性的流行病之一，西非埃博拉病毒疫情病死率高于70%，易出现新变种的流感病毒每年季节性爆发，这些病毒疾病严重威胁人类健康。正因病毒容易出现新变种使其产生对靶向病毒的抗体治疗和化学药物治疗的耐药性。因此从宿主自身抵抗病毒的角度出发，发现一类在病毒感染过程中发挥抵抗作用的GPCR可以为抗病毒药物的研发提供新思路。此类GPCR的发现我们着眼于从干扰素诱导基因（ISGs）中筛选。干扰素诱导基因（ISGs）由干扰素激活，一些已经发现的ISGs可直接对抗病毒感染周期发挥抗病毒效应。本研究通过基因芯片发现Gpr109a作为ISGs是干扰素诱导激活上调最高的GPCR，并在小鼠体内和体外实验中均具有抗病毒作用。根据实验结果推断，Gpr109a可能通过两种方式抵抗病毒感染：1）通过调节细胞内脂质代谢影响病毒生活周期的晚期，从而控制释放的子代病毒数量。2）不依赖干扰素激活信号通路通过自噬调节干扰素的释放进而控制病毒感染。另外，肠道是与病毒直接接触的一类主要器官，肠道会维持干扰素分泌的基线来保证机体快速响应病毒感染。我们的研究在Gpr109a高表达组织----小肠组织中验证了Gpr109a促进干扰素的释放提示其在肠道病毒感染中可作为潜在治疗靶点。同时，Gpr109a的内源性配体是肠道共生菌消化膳食纤维后的代谢产物----丁酸盐。因丁酸盐也可激活Gpr43，为探索其配体激活是否依赖Gpr109a发挥抗病毒作用，本研究采用非膳食纤维饮食搭配Gpr109a药物配体----烟酸的方法，发现其配体烟酸依赖Gpr109a在体内体外均有效抑制病毒感染。提示膳食纤维饮食对宿主抵抗病毒感染的重要性。.综上所述，本研究首次鉴定出GPCR中的Gpr109a作为ISGs，通过调节脂代谢和干扰素的释放在体内和体外依赖配体激活抵抗病毒感染。提示我们膳食纤维饮食对抵抗病毒感染的重要性，也为抗病毒药物的研发提供了一个新的治疗思路和靶点。