【前沿&进展】空军军医大学张芳琳/叶伟团队揭示宿主限制性因子CH25H及其产物25HC拮抗汉坦病毒感染作用机制

汉坦病毒是世界上分布最广、感染及死亡人数最多、传播途径最复杂的出血热病毒，分别在欧亚大陆和美洲大陆引起肾综合征出血热（HFRS）和在汉坦病毒心肺综合征（HCPS）两种急性传染病，病死率分别高达15%和40%，且没有特异性治疗药物上市。我国是全球HFRS发病人数最多的国家，每年发病人数占世界90%以上，其中又以汉滩病毒（HTNV）主要引起重症HFRS。近日，空军军医大学张芳琳、叶伟团队在Free Radical Biology and Medicine上发表了题为“25-Hydroxycholesterol inhibits Hantavirus infection by reprogramming cholesterol metabolism”的研究论文，揭示宿主限制性因子胆固醇25羟化酶（CH25H）及其产物25羟化胆固醇（25HC）发挥拮抗HTNV感染的作用机制，并提出靶向胆固醇合成代谢可能是治疗汉坦病毒感染的新策略。是继揭示种属差异性巨噬细胞应答是决定汉滩病毒感染发病的关键因素的又一进展（Nat Commun. 2024 Jan 10;15(1):438. ）。课题组前期研究表明，HTNV感染前期可诱导宿主干扰素（Interferon, IFN）产生 [1-2]，本项研究对前期高通量测序结果进行分析，发现HTNV感染多种细胞时显著诱导CH25H表达上调，而过表达CH25H可以显著抑制HTNV的感染复制。

CH25H酶活性催化产物25HC可剂量依赖性的抑制HTNV感染复制。而酶活功能缺失的CH25H不能拮抗HTNV感染。同时，假病毒系统结果显示25HC针对引起HFRS的旧大陆汉坦病毒和引起HCPS的新大陆汉坦病毒都具有显著的拮抗作用，提示25HC具有广谱抑制汉坦病毒感染复制的效果。

进一步研究发现25HC并不抑制HTNV与细胞的吸附结合，而是在入胞后阶段抑制了病毒复制，额外补充胆固醇可以逆转25HC的抑制效果。

为阐明25HC抑制HTNV复制的机制，研究者评估了25HC处理后细胞mRNA表达谱的变化，结果表明25HC处理重编程了细胞的胆固醇代谢，其中一系列胆固醇合成代谢的关键分子mRNA水平被显著下调，包括3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶/HMGCR）、HMG-CoA合酶1（HMGCS1）、甲羟戊酸激酶（MVK）、角鲨烯环氧化酶（SQLE）、甲基甾醇单加氧酶1（MSMO1）、法尼烷基二磷酸法尼烷基转移酶1（FDFT1）、胰岛素诱导基因1（INSIG1）和前蛋白转化酶枯草溶菌素9（PCSK9）等。

使用针对胆固醇合成的第一步关键限速酶HMGCR的siRNA处理细胞，可以显著抑制HTNV的复制。而过表达HMGCR也可逆转25HC对HTNV的抑制效果。此外，靶向HMGCR降脂药的多种他汀可以显著抑制HTNV的复制。

综上所述，该研究证明了CH25H和25HC对汉坦病毒复制的抑制作用。CH25H通过其酶活中心产生25HC，而25HC通过诱导胆固醇代谢重编程使胆固醇合成相关基因显著减少，抑制汉坦病毒的复制。此研究提示靶向胆固醇合成代谢可能是治疗汉坦病毒感染的新策略。

毕业博士生党亚美为该论文的第一作者，空军军医大学王媛实验师，陕西省CDC专业技术人员魏菁和张惠助理研究员为共同第一作者，空军军医大学叶伟讲师为论文的通讯作者，张芳琳教授、徐志凯教授和雷迎峰教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省重点研发计划等多项资助。

参考文献

[1] The Long Noncoding RNA NEAT1 Exerts Antihantaviral Effects by Acting as Positive Feedback for RIG-I Signaling. J Virol. 2017 Apr 13, 91(9): e02250-02216.

[2] The Glycoprotein and Nucleocapsid Protein of Hantaviruses Manipulate Autophagy Flux to Restrain Host Innate Immune Responses. Cell Reports, 2019 May 14, 27(7):2075-2091.e2075.

[3] Disparate Macrophage Responses Determine Infection Outcome of Hantan Virus in Humans or Rodents. Nat Commun. 2024 Jan 10;15(1):438.