呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,RSV)引起的急性下呼吸道感染已是一个公认的疾病负担沉重的全球卫生问题,严重威胁人类健康,目前尚无特效药物及疫苗。其主要感染对象为儿童、老年人及免疫功能低下者,这类人群的共同特点为宿主免疫系统不成熟或免疫功能低下。干扰素在固有免疫系统中具有重要地位,主要通过调控下游干扰素刺激基因发挥抗病毒作用。近年来,宿主限制因子与病毒的相互作用作为研究热点,可为研发新型抗病毒药物提供新思路。我们首次发现干扰素刺激基因GBP5对RSV复制具有抑制作用,同时RSV又可以抵抗GBP5的抗病毒作用,所以我们将干扰素刺激基因GBP5定义为RSV的宿主限制因子,通过深入揭示宿主限制因子GBP5和RSV相互作用机制,可以为研发针对RSV感染的自主创新型药物提供理论依据,开启GBP5抗病毒的全新研究方向,具有重大的科学和现实意义。本研究运用生物化学与分子生物学、细胞生物学以及病毒学的手段,对干扰素刺激基因GBP5抑制RSV的作用及机制展开系统研究,首次发现:1、干扰素刺激基因GBP5可以抑制RSV病毒复制,同时RSV可突破GBP5的限制作用;首先我们确定了IFNs可以抑制RSV病毒复制,以干扰素γ作用为著;继而我们对IFNs下游干扰素刺激基因对RSV的作用进行了检测,发现GBP5具有明显的抑制RSV复制的作用。我们通过构建GBP5稳定表达及稳定敲低的A549稳转细胞系,发现在GBP5稳定表达的细胞系中,RSV复制作用受到抑制,而在GBP5稳定敲低的细胞系中,RSV复制作用增强,证明了GBP5对RSV病毒复制的抑制作用,另外我们发现在GBP5抑制RSV复制的同时,GBP5的表达量存在下调现象,说明GBP5在抑制RSV复制的过程中,病毒存在突破其限制作用的能力。2、RSV易感于婴幼儿可能与病毒不能在其体内刺激干扰素产生有关我们分离易感人群及非易感人群的外周血单核细胞,分别用干扰素γ刺激或/和RSV感染,发现非易感人群在干扰素γ或/和RSV感染后,GBP5表达量明显高于易感人群。在ex vivo水平进一步证明了GBP5对RSV病毒复制的抑制作用。同时我们发现RSV病毒感染可明显刺激成人IFNγ释放,但儿童组在RSV感染后,其IFNγ并无明显释放增多,说明婴幼儿在接触RSV后,其固有免疫系统产生IFNγ的能力较成人差,所以考虑儿童组RSV病毒水平高可能是因为婴幼儿在感染RSV后刺激产生IFNγ能力差有关。3、GBP5通过降解RSV的M2-1蛋白而影响病毒复制;在细胞感染RSV后,我们发现RSV病毒蛋白M2-1在蛋白水平最先受到影响,并且我们通过实验证明了GBP5对M2-1蛋白表达的下调作用。另一方面,我们在RSV感染细胞时,通过转染的方式补回M2-1蛋白,发现RSV随着M2-1补回量的增加复制作用增强。证明了GBP5通过下调M2-1蛋白的表达而影响RSV复制。4、RSV通过G蛋白降解GBP5从而突破GBP5的限制作用;在之前的实验中,我们看到RSV可以突破GBP5的限制作用,所以我们进一步通过RSV病毒蛋白和GBP5的降解实验,筛选出RSV病毒的G蛋白具有降解GBP5作用,通过免疫共沉淀实验发现两者存在结合,证明RSV通过G蛋白降解GBP5突破限制作用。5、RSV G蛋白通过泛素-蛋白酶体途径降解GBP5。我们进一步检测了G蛋白降解GBP5的途径,应用不同的抑制剂进行筛选,发现加入蛋白体抑制剂Mg132后,G对GBP5的降解作用完全回复,同时GBP5可在G蛋白诱导下进行K48泛素化作用,证明G蛋白是通过泛素-蛋白酶体途径来降解GBP5的。综上所述,本论文研究了干扰素刺激基因GBP5抑制RSV的作用及机制,发现了GBP5可以作为RSV的宿主限制因子抑制病毒复制,而病毒同时存在突破GBP5限制作用的能留。机制方面,我们发现GBP5是通过在蛋白水平下调与病毒转录相关的病毒蛋白M2-1从而抑制RSV的复制;另一方面,RSV病毒蛋白G可以通过泛素-蛋白酶体途径降解GBP5从而突破其限制作用。本论文第一次将干扰素刺激基因GBP5与RSV的复制、翻译以及两者的相互作用作为研究目标,明确GBP5对RSV病毒复制的抑制作用,将GBP5定义为RSV的宿主限制因子,并解释RSV易感于免疫低下患者的原因。另外通过深入地探讨GBP5与RSV之间的关系,不仅可以很好地揭示GBP5限制RSV复制及翻译的分子作用机制,又可以揭示病毒突破宿主限制因子限制作用的分子作用机制,这两者均可以为研发针对RSV感染的自主创新型药物提供理论依据和目标靶点。同时将GBP5的抗病毒范围拓展到其他病毒中,通过揭示其从未被发现的抗病毒机制,开启宿主限制性因子GBP5对抵抗病毒感染的全新研究方向,具有重大的科学意义和现实意义。