SOX9和乙型肝炎病毒复制的负反馈调节及SOX2抑制乙型肝炎病毒复制的研究

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乙型肝炎病毒(HBV)的感染是全球公共卫生重大问题之一,威胁着世界多个地区的公共卫生安全。全球共有3.64亿人感染慢性乙肝,并且每年导致80万人死亡。HBV感染将会导致多种肝脏疾病,包括急性乙型肝炎、慢性乙型肝炎、急性肝功能衰竭、肝纤维化、肝硬化和肝癌。因此,HBV的医学防治一直是人们研究的热点。探求HBV与宿主蛋白之间的相互作用,对于发现新的抗病毒靶位点和寻找新的抗病毒机制具有重要的意义。
  SOX家族成员是一类参与多种发育过程的转录因子。SOX家族蛋白包含保守的HMG结构域,并且可以特异性识别序列C(T/A)TTG(T/A)(T/A)。SOX9与SOX2同属于SOX家族的重要转录因子,与HBV复制之间的关系研究较少。
  本论文研究了HBV与SOX9蛋白、SOX2蛋白的相互作用及机理。主要研究内容及结果如下:
  研究了HBV复制与SOX9表达之间的关系。实验结果显示,HBV可以上调肝癌细胞系和PBMCs中SOX9的mRNA和蛋白表达水平,并且与健康人相比,CHB患者外周血单核细胞中SOX9的表达量明显增加。一方面,发现不同亚型HBV可通过转录水平上激活SOX9表达。另一方面,HBV可以通过抑制miR-19a-3p、miR-19b-3p、miR-30e-5p和miR-148a-3p这4种miRNA的表达,下调它们对SOX9mRNA降解的作用,从而促进SOX9的表达。因此,HBV可以在转录和转录后水平诱导SOX9的表达。
  证明了在肝癌细胞系中过表达SOX9可以浓度依赖性抑制HBV的RNA和蛋白的表达,而在肝癌细胞系中干扰SOX9可以促进HBV的复制。此外,SOX9通过抑制小鼠血清中HBsAg和HBeAg的分泌,减少小鼠肝脏中HBV3.5kbmRNA和HBc蛋白的表达,从而抑制了HBV在C57/BL6小鼠的复制。
  研究了SOX9抑制HBV复制的机制。HBV包括四个启动子(Cp、Sp1、Sp2和Xp)和二个增强子(EnhⅠ和EnhⅡ)。SOX9作为转录因子可以特异性抑制EnhⅡ/CP的活性。EnhⅡ/CP(1600-1860nt)包含上游调节区(URR)和基础核心启动子(BCP)。增强子Ⅱ跨越URR和BCP的上游部分,可以极大地增强pgRNA的合成。宿主的很多转录因子都可以影响EnhⅡ/CP启动子,比如SOX7被证实可以通过与肝细胞核因子4α(HNF4α)竞争性结合到EnhⅡ/CP从而抑制转录。虽然我们发现SOX9也是与HNF4α竞争性地结合EnhⅡ/CP,但SOX9结合位点为HBV1667-1672nt,与SOX7(HBV 1767-1772nt)有所不同。
  研究了SOX9结构域对抑制HBV复制的影响。SOX9和SOX9ΔTA都有对HBV复制有明显抑制效果,而SOX9ΔHMG的抑制效果低于SOX9和SOX9ΔTA。所以HMG结构域对HBVRNA抑制的效果是至关重要的。HMG结构域包含入核定位序列(NLS)和DNA结合区域,所以我们额外构建含有NLS序列的SOX9ΔHMGNLS,虽然SOX9ΔHMGNLS可以进入细胞核,但是由于缺乏DNA结合域导致不能结合到HBVDNA上,从而不能抑制HBV的转录。因此,SOX9抑制HBV转录是通过SOX9的HMG结构域结合并且抑制EnhⅡ/CP的转录活性。
  研究了HBV诱导SOX2的表达。实验结果显示,HBV可以在HepG2与人的肝癌组织中诱导内源SOX2的表达。
  研究了SOX2抑制HBV复制。在人肝癌细胞中SOX2可以抑制HBsAg、HBeAg、HBVcore-associatedDNA和HBVRNA的产生从而抑制HBV的复制。通过荧光素酶实验和染色体免疫共沉淀实验证实了SOX2可以特异性地结合并且抑制EnhⅡ/CP的活性。
  研究了SOX2结构域对抑制HBV复制的影响。SOX2和SOX2ΔTA都有对HBV复制有明显抑制效果,而SOX2ΔHMG却不能抑制HBV复制。因此,HMG结构域是SOX2抑制HBV复制所必需的结构域。通过小鼠高压尾静脉实验证实了SOX2可以抑制HBV在BALB/c小鼠中血清中HBsAg和HBeAg的分泌,减少了肝脏组织中HBV3.5kbmRNA的形成和HBcAg的表达,而SOX2ΔHMG却不能有效抑制HBV在小鼠体内的复制。
  综上所述,HBV复制和SOX9的表达受到负反馈机制的严格控制,并且确定了SOX2通过结合到EnhⅡ/Cp上抑制HBV的复制。这些实验有助于扩展我们对HBV与宿主蛋白相互作用的基本认识,并可能对未来HBV的治疗有所帮助。
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