KSHV可编码多种与真核细胞高度同源的蛋白,包括:vFLIC(viral Fasassociated death domain like IL1βconverting enzyme inhibitory protein)K13,周期素(vcycline),干扰素调节因子(vIRF),白介素6(vIL6)。这些蛋白通过不同机制导致感染细胞增殖,促进肿瘤的发生。其中,vcycline模仿Cyclin D的功能,vIRF则激活原癌基因myc导致感染细胞增殖。vFLIC可通过激活NFκB,抑制细胞凋亡两种途径促进感染细胞生长、增殖,导致肿瘤发生\[14\]。
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京公网安备 11010802022153号
人乳头瘤病毒为例
HPV能引起人类皮肤和粘膜的多种良性乳头状瘤或疣，某些型别感染还具潜在的致癌性。HPV与生殖道肿瘤的发生有密切关系，并与口腔、咽、喉、气管等处的乳头状瘤和皮肤的疣等良性病变有关，其中与宫颈癌发生的关系最引人关注。随着分子生物学和分子流行病学的迅速发展，病毒感染与肿瘤的关系受到广泛重视。自Durst等应用核酸杂交技术在宫颈癌组织中检测到HPV16型和18型DNA以来，众多学者从临床到分子生物学等不同方面对HPV与宫颈癌的相关性进行了大量研究。其与宫颈肿瘤的病因学关系也日益明了，WHO于1992年宣布HPV是引起宫颈癌的首要因素,是仅次于乙肝病毒与肝癌相关强度的一个病毒致癌因子。
E5蛋白
HPV16的E5蛋白是一个含84个氨基酸的疏水膜蛋白，主要散在分布在内质网及高尔基体上。HPV16E5不能永生化原始的人角质细胞C；但能协同E6和E7，发挥很重要的补充作用。
E5蛋白主要生物活性是通过结合溶酶体ATP酶上16 kD的脂蛋白l2o J，抑制H 通过，使EGFR降解受阻，EGFR数目增多，EGF与EGFR作用后所激活的各种信号通路兴奋时间延长。如表达HPV16E5的细胞在予以EGF后，可观察到MAP激酶活性增强，C·Fos和C-Jun的表达增加。这提示E5可能通过MAP激酶途径来发挥其致癌作用。大多数HPV的上游调节区域包括AP．1的结合位点，并存在于表达E5的细胞中，由于C．Fos和C—Jun的表达增加，HPV的上游调节区启动子转录水平有所增加，因此HPV E5蛋白对于E6和E7蛋白的产生非常重要。另外，EGF是人角质细胞通过G 期所必需的细胞因子，E5的活性提示它可通过EGF来促进细胞周期进展。
HPV11和16 E5蛋白在N1H3T3细胞株中能抑制p21抑癌基因的表达，并使人角质细胞永生化。提示p21基因的表达受抑可能是癌基因所介导的生长刺激的机制之一[21]。
E6蛋白
E6蛋白是一个含151个氨基酸的蛋白，包括2个锌指状结构。E6蛋白能有效地使人乳腺上皮细胞永生化，与E7协同作用使人包皮角质细胞(HFK)永生化。
E6的主要功能是通过与p53和一种泛素连接酶E6．AP形成复合物，使p53泛素化分解而失去作用。E6还能通过将p53阻滞在胞浆内来阻止p53作用。E6对p53的抑制作用在HPV感染过程中非常重要，因为HPVE7单独表达时，可以提高p53含量；HPVE2能诱导依赖p53的凋亡作用。p53升高以及诱导依赖p53的凋亡很可能在病毒复制前即可杀死感染细胞。表达E6的细胞能阻滞p53所诱导的细胞周期停滞及凋亡，因此，E6对p53的作用是增殖感染的重要部分，它的这一功能使有基因异常的细胞得以持续增殖。有文献报道，HPV16E6蛋白能通过抑制p53的联合兴奋因子CBP／p300来抑制p53的作用 。由于p3O0，CBP的一些目标基因参与细胞因子及免疫信号的产生，如IL-6，IL-8。HPVE6对0300／CBP的抑制作用，是HPV感染的免疫抑制机制之一
除了与p53作用，HPV18E6还能通过E6-AP蛋白泛肽作用降解凋亡前蛋白Bak，这种与Bak的作用可能是不依赖p53的凋亡抑制作用。另有实验表明E6通过形成C—myc—E6一E6．AP复合物来阻止C．myc所介导的凋亡，以保证病毒感染的持续存在。
与E7类似，E6同样也能绕过多种细胞周期负性因子的调控，如pl6和p27所致的G 期细胞周期停滞，使细胞进入DNA合成期(S期)。[22-25]
E7蛋白
E7蛋白是包括98个氨基酸的磷酸化核酸蛋白，共分为3个功能区CR1，CR2，CR3。E7通过位于c末端的锌指状结构形成二聚体；N末端的CR1和CR2区对E7蛋白的体外转化有重要作用。E7是HPV的主要致癌蛋白，高危型HPV(16、18、31)E7单独即能使人角质细胞(HFK)永生化。
E7通过CR2区的LXCXE结构特异地与Rb第649—772位氨基酸的口袋结构结合，并释放核转录因子E2F，使细胞进入DNA合成期。有趣的是LXCXE结构的氨基酸序列在许多病毒蛋白及细胞内Rb结合蛋白中亦存在⋯ ，如腺病毒的E1A蛋白、猿病毒40大T抗原(SV40LTAG)、CyclinD和组氨酸去乙酰化酶(HDAC)等。这个区域的高度保守性提示，病毒蛋白与pRb结合在其致病过程中具有重要作用，且E7能与细胞内蛋白竞争结合pRb。最近的研究表明，E7 c末端区域(CR3)能与pRb的第803位氨基酸至第841位氨基酸之间的区域相作用，导致E2F因子游离，游离的E2F因子进入核内，与一系列具有共同特殊序列的基因启动子结合，如C．Myc，C．Myb，CDC．2，腺苷酸激酶，二氢叶酸还原酶和DNA聚合酶．Or．基因，结合后的复合物不仅能诱发DNA复制(S期)所需基因的转录；同时能诱导产生G 期调节因子，包括CyclinA和CyclinE，进一步对pRb磷酸化，导致G 期的调节失控。E7对CyclinE和CyclinA的影响。能延长宿主细胞终未分化时间，有利于病毒自身复制。
高危型HPV和低危型HPV E7与Rb的结合力是不同的E2。这与LXCXE结构附近的序列有关，HPV6E7蛋白第20位氨基酸是甘氨酸，而HPV16E7蛋白在相应位置则为天冬氨酸 。
E7对E2F的影响，除了依赖pRb途径，E7还能直接结合E2F，并兴奋其转录活性E2。E7还能通过结合组氨酸去乙酰化酶复合物(HDAC．1)组成部分Mi2．B来抑制HDAC．1作用E4，HDAC．1能与pRb协作抑制E2F转录因子活性，在细胞周期调控中有重要作用。E7与HDAC之间的作用提供了E7能减弱基因转录抑制的另一个机制。
除了对E2F转录因子的作用，E7能与AP-1(acti．vator protein-1)转录因子家族作用。AP-1转录因子家族包括C-Jun，JunB，C-Fos等，AP-1转录因子介导早期有丝分裂。有研究发现，一方面E7锌指状结构能与C．Jun的第224—249位氨基酸结合，激活细胞周期早期进展基因，在E7转化过程中起重要作用 。另一方面E7的LXCXE结构能抑制pRb对C．Jun转录的兴奋，使细胞分化脱离细胞周期进展。HPVE7对细胞分化及细胞周期进展的影响是通过一个复杂的模式进行的。E7还能与一些基本的转录因子结合(如TATA结合蛋白TBP和TBP相关因子-110)来介导它对基因转录的影响。
E7蛋白的表达导致多种细胞周期负性调控的信号失效，包括p53介导的生长停滞，TGF-p介导的生长抑制、p16所介导的细胞周期停滞p21和p27所介导G ／S期阻滞等。体外实验表明，HPVE7能结合并灭活p21，克服p21介导的对CyclinE和CyclinA相关激酶CDK2的抑制，并能阻滞p21对依赖增殖细胞核抗原(PCNA)DNA复制的抑制作用，从而减弱p21的双重抑制作用。由于p21也可不依赖pRb来抑制E2F活性，因此导致p21抑制作用的进一步丧失。尽管E7能使细胞免于p53所介导的细胞周期阻滞，但表达E7细胞凋亡水平升高，这可能与DNA复制末期E7直接与CyclinA作用，导致依赖CyclinA的E2F失活过程的失效有关[26-29]。
DNA肿瘤病毒蛋白致肿瘤机制研究进展
郭丹华，林旭 《福建医科大学学报》 2007 年 2 月 第 41 卷 第 1 期
关键词：DNA肿瘤病毒; 肿瘤; 病毒蛋白质类; 突变
与动物和人类恶性肿瘤相关的DNA肿瘤病毒包括:嗜肝DNA病毒、乳头状瘤病毒、疱疹病毒、多瘤病毒和腺病毒。虽然多瘤病毒和腺病毒在实验中能诱发动物肿瘤并使体外培养细胞发生转化,但它们在人类肿瘤的发生中不起重要作用。目前较为明确能引起人类恶性肿瘤的DNA病毒包括:乙型肝炎病毒(HBV)、人乳头瘤病毒(HPV)、非洲淋巴细胞瘤病毒(EBV)和卡波济肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)。DNA肿瘤病毒编码的蛋白以各种不同机制作用于细胞,导致细胞恶性转化及肿瘤形成,笔者就此方面的研究进展作一综述。
1细胞DNA损伤修复异常
细胞基因不稳定是肿瘤细胞最显著的特征之一,包括DNA损伤,染色体分配异常等。DNA肿瘤病毒蛋白通过灭活抑癌基因等机制导致宿主细胞基因不稳定,促进细胞恶性转化、肿瘤发生。
1.1 HBV蛋白抑制细胞DNA损伤修复
HBV是原发性肝细胞癌(HCC)的高危因素之一。HBV编码的正常或变异蛋白可导致细胞基因不稳定并与HCC发生、发展密切相关。其中X蛋白(HBx)是HBV最重要的致病因子之一,可结合紫外线损伤DNA结合蛋白(UVDDB)的同源蛋白XAP1,抑制细胞对紫外线损伤的DNA进行核苷酸切除修复,使损伤DNA得以在细胞中累积,进而导致细胞基因不稳定;HBx亦可结合核输出受体Crm1,阻断Crm1/Ran GTP介导的核蛋白输出,使NFκB/IκB滞留于细胞核,导致中心粒复制异常及多极纺锤体形成,有丝分裂时染色质分配不均\[1\]。除HBx外,由HBV整合到宿主细胞基因组产生C端截短的PreS2/S变异原白-MHBst,可诱导鼠双微基因2蛋白(murine double minute gene,mdm2)表达,进而灭活P53,还可将P53隔离于内质网内,抑制P53功能,使肝细胞基因突变得以累积\[2\]。此外,PreS2起始密码子突变导致HBsAg滞留于内质网,引起内质网压力增高,造成细胞基因组DNA氧化损伤,促进肝癌的发生发展\[3\]。
1.2 HPV蛋白抑制P53功能
HPV感染是宫颈癌(CC)发生的首要启动因素,>90%宫颈癌组织可检出高危型HPV DNA(HPV16、18、31)。HPV编码6~8个早期蛋白(E1~E8)和2个晚期蛋白(L1~L2),其中E6蛋白和E7蛋白是其致癌的关键。E6蛋白与E6相关蛋白(E6AP)结合形成复合体后再与P53结合,其中,E6AP将活化的泛素转移到P53作为被降解的信号,泛素依赖的蛋白酶则识别并快速降解P53;此外,E6与P53、P300蛋白形成P53E6P300复合物,抑制P300对P53及染色体核心组蛋白的乙酰化作用,从而抑制受P53调控基因,如p21等的表达\[4\]。因此E6蛋白可通过降解或不降解P53两种方式抑制其功能,使P53控制的G1/S细胞周期监测点失去控制,导致细胞染色体不稳定,基因突变以及外源DNA整合到染色体中机率大大增高,促进肿瘤发生。研究还表明,HPV16的E6、E7蛋白在NHK细胞中表达引起中心体复制异常,中心体数目增多,中心体复制与有丝分裂脱节,分裂时染色质分配不均导致细胞染色体不稳定,促进肿瘤发生\[5\]。
1.3 KSHV蛋白抑制抑癌基因功能
KSHV是最近发现的可以导致恶性肿瘤的DNA病毒,亦称为人疱疹病毒8型(HHV8)。KSHV感染可导致卡波济肉瘤(Kaposis sarcome,KS)、与AIDS相关的体腔淋巴瘤(AIDSassouated body caritybased lymphona,BCBL)、原发性渗出性淋巴瘤(primary effusion lymphoma,PEL)、多灶性卡斯特莱曼病(multifocal Castleman's disease,MCD)等疾病。潜伏性核相关抗原1(LANA1)及潜伏性核相关抗原2(LANA2)是KSHV的主要致病蛋白,其导致细胞基因不稳定并促进细胞恶性转化的途径包括1)LANA1、LANA2可结合P53并阻断其介导的细胞凋亡\[6\];(2)LANA1结合RB1并抑制其功能\[7\];(3)LANA1协同原癌基因HRAS转化细胞,将稳定表达LANA1及HRAS基因的REF细胞注射到裸鼠体内可导致肿瘤发生\[7\]。
1.4 EBV蛋白抑制DNA损伤修复、抑制细胞凋亡
EBV是发现的第一种与肿瘤发生有关的DNA病毒。EBV在人群中广泛感染,引起传染性单核细胞增多症、Burkitt淋巴瘤、鼻咽癌等疾病。EBV编码的潜伏性膜蛋白1(LMP1)是其致癌的关键因素。LMP1可激活NFκB、PI3K及JNK,抑制细胞凋亡,促进细胞增殖、转化。Liu等发现LMP1通过非P53依赖途径阻断上皮细胞损伤DNA的修复,促进微核形成,并使上皮细胞对紫外线、博来霉素诱导的细胞DNA损伤更敏感\[8\]。LMP1的这种作用使细胞中错误DNA信息得以累积,导致细胞基因不稳定，促进肿瘤发生。
2 细胞永生化
细胞永生化是肿瘤恶化的必要步骤,端粒酶的激活及端粒长度的维持则是细胞走向永生化的必经途径。端粒是位于染色体3’末端的一种核蛋白复合物,由富含G的DNA重复序列及端粒结合蛋白组成,广泛存在于真核生物细胞中,能够保护染色体末端免于被化学修饰或被核酶降解,防止染色体在复制过程中丢失或形成不稳定结构。体外培养细胞端粒长度随着细胞逐代相传而缩短,每复制一代便有50~200 nt的端粒DNA丢失,端粒丢失到一定程度便失去对染色体的保护作用,细胞随之发生衰老和死亡。端粒酶是由一段RNA(hTER)和一个催化亚基(hTERT)组成的核糖核蛋白酶,识别并结合于富含G的端粒末端,以自身RNA为模板逆转录合成端粒DNA,因此hTERT在细胞永生化中起重要作用。DNA肿瘤病毒可通过两种不同的机制导致感染细胞hTERT转录增强,端粒酶活性增强,促进细胞恶性转化1)病毒DNA的整合可促进hTERT的转录。Horikawa等证实,在HuH4细胞、HepG2细胞中HBV增强子整合到hTERT基因启动子上游顺式激活hTERT转录\[9\];Ferber等通过对HCC及CC标本细胞的hTERT基因进行分析,发现HBV、HPV DNA整合在hTERT基因上游或插入基因中可促进hTERT基因的转录\[10\]。(2)病毒蛋白可直接或间接地促进hTERT转录,增强端粒酶的活性。HPV16编码的E6蛋白激活HFK细胞hTERT基因5’端的启动子/调控区,促进hTERT基因转录\[11\];KSHV编码的LANA1结合到转录因子SP1谷氨酰胺富集区及丝/苏氨基酸富集区,形成LANA1SP1GC复合物,增强hTERT基因的转录\[12\];EBV编码的LMP1蛋白激活NFκB,促进hTERT与NFκB p65亚基结合并转位到细胞核中,增强端粒酶的活性。此外,HPV编码的E7蛋白通过非端粒酶依赖机制延长端粒长度,导致细胞恶性转化。
3 细胞增殖异常
细胞增殖异常是肿瘤细胞区别于正常细胞的特征之一,DNA病毒蛋白可通过激活原癌基因表达、调节细胞周期蛋白、抑制细胞凋亡等方式导致细胞增殖异常,以选择具有生长优势的细胞进行克隆扩增,促进肿瘤形成。
3.1 HBV蛋白促进细胞异常增殖
HBV可通过多种途径促进细胞增殖:HBx结合p53蛋白,抑制其对肿瘤抑制因子PTEN的转录激活作用,使IP3/DAG信号转导途径增强,促进细胞增殖,抑制细胞凋亡;HBx还可激活cmyc基因表达,促进肝细胞增殖加速肝癌发生;此外,MHBst磷酸化PKC,启动raf1/ErK2信号转导途径,激活NFκB、AP1,促进肝细胞增殖\[2\]。
3.2 HPV蛋白促进细胞异常增殖
HPV E7蛋白促进细胞增殖的机制,包括1)以LXCXE基序结合pRB蛋白,释放转录因子E2F,E2F随即激活基因转录,促进了众多细胞增殖相关基因的转录;(2)通过其锌指结构结合组蛋白去乙酰酶(histone deacetylase complex,HDAC)上的β2微球蛋白(β2microglobulin,Mi2β),抑制了组蛋白的去乙酰化,使染色体结构重塑,细胞周期调控基因表达下调,促进细胞增殖;(3)提高上皮细胞多种细胞周期蛋白、周期素依赖性蛋白激酶的表达,以Cyclin E增加最为显著,使细胞迅速通过G1/S监测点。HPV31 E6蛋白以其PDZ结合基序结合含PDZ结构域的蛋白质,促进转染细胞增殖,影响细胞的分层、分化,使培养的NHK细胞基底层增厚,各细胞层中细胞核增多\[13\],促进细胞恶性转化。
3.3 KSHV编码同源蛋白促进细胞增殖
KSHV可编码多种与真核细胞高度同源的蛋白,包括:vFLIC(viral Fasassociated death domain like IL1βconverting enzyme inhibitory protein)K13,周期素(vcycline),干扰素调节因子(vIRF),白介素6(vIL6)。这些蛋白通过不同机制导致感染细胞增殖,促进肿瘤的发生。其中,vcycline模仿Cyclin D的功能,vIRF则激活原癌基因myc导致感染细胞增殖。vFLIC可通过激活NFκB,抑制细胞凋亡两种途径促进感染细胞生长、增殖,导致肿瘤发生\[14\]。
3.4 EBV蛋白抑制细胞凋亡
EBV LMP1的C端活化区1(Cterminal auivation region1,CTAR1)、C端活化区2(Cterminal activation region2,CTAR2)分别结合肿瘤坏死因子受体相关因子(TNFreceptor associated factor,TRAF)及肿瘤坏死因子受体相关死亡结构域(TNFreceptor associated death domain,TRADD),激活NFκB,P65/P50异二聚体结合于Bax基因启动子中的NFκB结合位点κB2,抑制Bax蛋白的表达,同时促进抗凋亡蛋白Bcl2、A20、Bfl1,A1、cIAP2、TRAF1表达,抑制Caspase3的活性,抑制细胞凋亡\[1516\]。此外,EBV编码的BHRF蛋白在结构及功能上与Bcl2相似,抑制细胞凋亡\[17\],核抗原2(EBNA2)则可促进myc基因表达使细胞增殖，
谢谢83,呵呵
任一本新版的肿瘤学的书籍，都有较完整的机制说明