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编号:10692060
丙型肝炎病毒核心蛋白结合蛋白
http://www.100md.com 2003年12月15日 《世界华人消化杂志》 2003年第12期
     邵清,成军, 白雪帆,中国人民解放军第302医院传染病研究所基因治疗研究中心、全军病毒性肝炎防治研究重点实验室北京市 100039

    项目负责人:成军,100039, 北京市西四环中路100号,中国人民解放军第302医院传染病研究所基因治疗研究中心,全军病毒性肝炎防治研究重点实验室. cj@genetherapy.com.cn

    电话:010-66933392 传真:010-63801283

    收稿日期:2003-06-07 接受日期:2003-07-01

    邵清,成军, 白雪帆.丙型肝炎病毒核心蛋白结合蛋白.世界华人消化杂志 2003;11(12):1945-1947

    0 引言1989年应用分子生物学技术发现了丙型肝炎病毒(hepatitisC virus,HCV),并证实可导致肝脏慢性疾病[1,2],是输血后肝炎的主要病因.全世界有1.7亿人感染HCV,面临肝硬化和肝细胞癌的威胁[3-6].随着基因组测序工作的完成,随后就是研究基因的功能,其中基因表达蛋白质的功能的研究尤为重要,因为基因是通过蛋白质起作用的.蛋白质与蛋白质之间的相互作用揭示了蛋白质功能的物理基础之一,即蛋白质起作用是通过与另一蛋白质进行物理接触而完成.大家知道HCV对人体有着广泛的作用,如引起人体免疫紊乱、慢性肝炎、肝硬化、肝肿瘤发生等,但是他们是如何作用的目前不是很清楚,但是可以肯定其中具有蛋白质-蛋白质之间的相互作用.目前鉴定的与HCV核心蛋白相互作用的蛋白有多种,为阐明HCV感染的发病机制,奠定了坚实的基础.

    1 HCV核心蛋白与淋巴毒素β受体胞质尾部相互作用Matsumoto et al [7]和Chenet al [8]用酵母双杂交技术对人肝cDNA文库进行筛选,一半以上的克隆都是淋巴毒素b受体(LTbR)胞质域,是肿瘤坏死因子受体家族的一个成员.他们的结合被谷胱甘肽S转移酶(GST)融合蛋白结合实验和蛋白印迹分析所证实.结合定在这个受体的胞质尾部的58个氨基酸残基(aa)区,在核心蛋白上定位在氨基端36-91aa(蛋白的亲水区).在哺乳动物细胞中核心蛋白与膜结合LTbR结合.因为这个受体参与生发中心的形成、外周淋巴样器官的发育调节及淋巴结发育的凋亡信号,故HCV核心蛋白与LTbR结合,表明这个蛋白可能有免疫调节功能,可能解释病毒持续感染和发病机制.Chen et al进一步证实HCV核心蛋白可与LTbR结合,在一些细胞中,通过此通路核心蛋白起到调节作用.LTbR/LT-a1,b2受体-配体相互作用的已知作用是外周淋巴样器官和触发细胞裂解活性以及NF-kB活性,他们的发现暗示HCV核心蛋白加重LT-bR生物功能,引起HCV感染细胞的发病.

    2 核心蛋白与异源核核糖核蛋白K结合Hsieh et al [9]用酵母双杂交技术鉴定出异源核核糖核蛋白K(hnRNPK)可与HCV核心蛋白相互作用,这个蛋白证实是转录调节因子.这个结合作用被谷胱甘肽S转移酶融合蛋白结合实验、蛋白-蛋白印迹分析以及体外、体内免疫共沉淀所证实.另外,这两个蛋白可以部分共定位在核内.核心蛋白结合hnRNPK的位置定在25-91aa区,是氨基端的亲水区.hnRNP K的核心蛋白结合域定位在250-392aa,含有3个脯氨酸丰富区.再者,HCV核心蛋白可以释放hnRNPK对人胸腺嘧啶激酶基因启动子的抑制活性.这两个蛋白的特异性结合可能破坏了hnRNPK的多重功能,部分地解释了HCV发病机制.

    3 HCV核心蛋白与细胞推定的RNA解旋酶相互作用You et al [10]为了了解HCV核心蛋白的反式激活机制,利用酵母双杂交系统克隆了一个cDNA编码DEAD盒家族中推定的RNA解旋酶称为CAP-Rf,与别的RNA解旋酶(如DBX和DBY鼠mDEAD3和PL10,这个家族的蛋白一般涉及翻译、剪切,发育和细胞生长)具有95%的同源性. 体外结合和体内免疫共沉淀实验研究证明HCV核心蛋白的全长成熟形式和C末端截短形式均可以和这个蛋白结合.HCV核心蛋白结合区域定位在氨基端的40aa区以及CAP-Rf的C末端,这个区域包括RNA结合和ATP水解功能.免疫印迹或间接免疫荧光分析表明内源性CAP-Rf主要定位在核中,在细胞质中较少,与FLAG标签融合后与HCV核心蛋白既在核内又在胞质内共定位.与别的RNA解旋酶相似,这个细胞RNA解旋酶具有核苷三磷酸酶-脱氧核苷三磷酸酶活性,但这个活性可以被各种形式的同多聚核苷所抑制,被核心蛋白所加强.再者在人肝肿瘤细胞系HuH-7瞬时表达HCV核心蛋白显著地增强了FLAG标签标记的或未标记的CAP-Rf对荧光素蛋白酶报告基因的反式激活活性.总的来说CAP-Rf所涉及基因表达的调节及HCV核心蛋白启动CAP-Rf的反式激活能力可能是通过复合体形式和CAP-RfATPase-dATPase活性调节.这些发现表明HCV已经进化了一种特殊机制通过其核壳蛋白与涉及RNA代谢的参与宿主细胞各个方面的推定的RNA解旋酶的相互作用改变细胞基因表达的调节.这个特征说明了核心蛋白对宿主细胞的多重作用,部分解释了HCV发病机制.

    4 HCV核心蛋白与人DEAD盒蛋白DDX3相互作用Owsianka et al [11]用酵母双杂交技术克隆了推定的RNA解旋酶C末端253aa,DEAD盒蛋白命名为DDX3.细菌表达GST-DDX3融合蛋白能特异地拉住体外翻译的放射标记的HCV核心蛋白.用多克隆抗血清免疫荧光染色HeLa细胞,显示DDX3主要位于核斑,而胞质中较少.用表达HCV结构蛋白(core、E1、E2)的痘苗病毒感染细胞后,DDX3和核心蛋白共定位在细胞质的核周区的特定区域.结合区在核心蛋白的氨基端的59aa和DDX3蛋白的C末端RS样域.人DDX3是推定的RNA解旋酶,是一高度保守的DEAD盒亚族-包括鼠PL10,非洲爪蟾的An3和酵母的Ded1的一个成员.他们在RNA代谢或基因表达中的作用是未知的.Mamiya et al [12]同样证明了HCV核心蛋白与DEAD盒RNA解旋酶结合.用同样的方法分离到DEAD盒蛋白DBX.DBX和鼠PL10(ATP依赖的RNA解旋酶)的氨基酸序列高度一致.体外实验也证明了他们的相互作用.哺乳动物细胞表达发现HCV核心蛋白和DBX被共同定位在内质网.酿酒酵母突变株中DBX可以互补Ded1p(主要的DEAD盒RNA解旋酶的功能)功能.HCV核心蛋白可以抑制DBX补充的突变酵母生长,但是不会抑制Ded1p表达的酵母生长.HCV核心蛋白也抑制带帽的RNA的体外翻译,但不抑制不带帽的RNA的体外翻译.结果表明核心蛋白和这个宿主细胞蛋白相互作用涉及RNA代谢,展示了HCV可能抑制mRNA的翻译机制.

    5 HCV核心蛋白可以调节细胞的脂肪代谢Sabile et al [13]发现HCV核心蛋白可以调节细胞的脂肪代谢,用酵母双杂交方法发现病毒的核心蛋白可以和载脂蛋白AII(apoAII)结合. 结合域在核心蛋白的C末端.又在建立好的细胞模型-氯贝特引起HepG2细胞apoAII表达的升高.在降脂药物非诺贝酸(fenofibricacid)处理后,发现apoAII和核心蛋白的分泌平行升高,这个效应可以被布雷菲德菌素A(brefeldin A)所消除.表明非诺贝酸干预细胞脂代谢后直接影响HCV核心蛋白的表达型.

    Perlemuter et al [14]认为肝脏脂肪变性包括胞质内的脂滴堆积是HCV感染的主要特征,应用转基因鼠模型,证实肝脏HCV核心蛋白过表达阻碍了甘油三酯极低密度脂蛋白(VLDL)的组装和分泌,HCV核心蛋白的表达导致微粒体甘油三酯转运蛋白(MTP)活性降低,并且在肝脏VLDL处于分子形成阶段没有活化的MTP的积累和异亮氨酸的蛋白质二硫化.人载脂蛋白AII双倍表达.所有的转基因鼠均显示肝脏内核心蛋白积累减少和对VLDL作用的消失.

    6 HCV 核心蛋白与14-3-3蛋白相互作用激活激酶Raf-1Aoki et al [15]鉴定了14-3-3蛋白家族的一个成员可与HCV核心蛋白相互作用,14-3-3蛋白以磷酸丝氨酸依赖方式结合HCV核心蛋白.导入HCV核心蛋白可以使HepG2和酵母中的Raf-1激酶活性明显.结果表明HCV核心蛋白通过和14-3-3蛋白相互作用表现出一种新型的Raf-1激酶激活蛋白特性,可能对肝细胞生长起调节作用.Shimotohno et al [16]的研究表明HCV核心蛋白影响细胞增生主要通过两个机制,即激活Ras/Raf的活性和抗调亡作用[16].

    7 核心蛋白与视黄醛X受体a结合Tsutsumi et al [17]研究发现核心蛋白可与视黄醛X受体a(RXRa)结合,RXRa是转录调节器,可调控细胞的增生、分化和脂代谢.核心蛋白结合部位是RXRa的DNA结合结构区,使RXRa的DNA结合增强为应答结构.另外细胞表达核心蛋白和核心蛋白转基因小鼠同样可使RXRa活化,将来可能发展为肝脂肪变和肝细胞癌(HCC).经一系列实验证明,RXRa与核心蛋白的相互作用对HCV感染的发病机制起促进作用.

    8 HCV核心蛋白结合补体受体gC1qR补体受体gC1qR和HCV核心蛋白相互作用抑制T-淋巴细胞增生.Kittlesen et al [18]用酵母双杂交方法以核心蛋白筛选人T细胞文库鉴定出编码gC1q受体基因(gC1qR).C1q是gC1qR的配体,涉及宿主的早期感染防御.与C1q一样,HCV核心蛋白能够抑制T细胞增生应答.在T细胞增生分析中,这个核心诱导的抗T细胞增生可以被加入抗gC1qR抗体所逆转.进一步生化分析核心蛋白和gC1qR相互作用指出HCV核心蛋白结合到gC1qR的188-259aa,这个位置与结合C1q的区域不同.HCV核心蛋白可以抑制T细胞应答,可能对于HCV在人体中持续感染有重要意义.

    9 HCV核心蛋白与肿瘤坏死因子受体1死亡结构域之间的相互作用Zhu et al [19]在可过表达HCV核心蛋白的人胚肾细胞系(HEK-293)中研究了HCV核心蛋白与肿瘤坏死因子受体1(TNFR1)死亡结构域(DD)之间的相互作用,包括FADD、TRADD和TRAF2. 实验示HCV核心蛋白增强了TNF诱导细胞凋亡的敏感性.体内和体外免疫共沉淀实验表明HCV核心蛋白与DD之间有相互作用,且增强了FADD过表达诱导的细胞凋亡,此增强可被FADD的阴性支配变构体所阻滞.相反HCV核心蛋白与TRADD的DD没有直接的相互作用,而是破裂TRADD与TNFR1的结合.TRAF2与TNFR1的信号复合物也被HCV核心蛋白破裂.相比较而言,TRAF2活性依赖的蛋白激酶JNK在表达HCV核心蛋白的细胞中被抑制.被TNF激活的NF-kB不受HCV核心蛋白影响,提示TRAF2依赖的NF-kB激活路径的存在.另外Kim etal [20]在乳鼠肝细胞中研究NF-kB,结果表明,HCV核心蛋白激活NFkB经由TNFR1通路.Ray et al [21]研究认为HCV核心蛋白基因漂变决定了NF-kB的功能调控,并调控病毒感染早期的免疫调节分子[22-24].

    目前的报道表明HCV核心蛋白结合病毒本身及细胞内的蛋白质.其不仅形成同二聚体、多聚体,而且与E1蛋白形成异二聚体复合物.这些复合体的形成可能对HCV形态发生有重要作用.另外核心蛋白结合细胞蛋白包括apoAII、TNFR-1、淋巴毒素-b受体,对细胞的信号转导、宿主的免疫起调节作用,并影响细胞的凋亡信号.还有研究[25]证实HCV核心蛋白可反式调节病毒及细胞的一些基因的转录.所以HCV 核心蛋白是多功能蛋白,在HCV发病机制中起重要作用.

    HCV结合蛋白的研究为HCV的生物作用和发病机制的研究提供了线索,说明了一些蛋白质在与人体相互作用后所能导致的结果,部分解释了肝炎病毒特别是丙型肝炎病毒为什么对人体的作用如此多样,所引起的病生改变如此广泛.为以后的研究打下了基础.

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