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疱疹病毒是一类结构复杂的具有包膜的双链DNA病毒,可分为4个结构组分,依次为含有双链DNA基因组的核心、核衣壳、间层(皮层)和含有糖蛋白的外层包膜。
由于HSV-1的感染过程极为复杂,涉及到病毒蛋白与多种宿主蛋白的相互作用及调控。因此本文从两个方面分别探索病毒核衣壳蛋白UL25在病毒感染过程中与细胞蛋白C9orf69(C9)的相互作用及间层蛋白VP22与细胞的乙酰化/去乙酰化系统的相互作用,初步阐述这些作用对病毒感染的生物学意义。
HSV-1 UL25编码衣壳辅助蛋白UL25,主要定位于核衣壳上外表面,参与病毒颗粒在胞质的运输以及病毒DNA进入衣壳进行组装过程。大量研究表明UL25能与多种病毒蛋白和病毒DNA相互作用。但是迄今为止,仍无明确的证据显示UL25能与宿主蛋白相互作用。
因此,本实验的第一部分,通过酵母双杂交系统筛选出可能与HSV-1UL25相互作用的细胞蛋白C9orf69(C9),双荧光共定位和再次酵母双杂交实验初步证实二者之间存在相互作用。利用生物信息学手段分析预测C9的理化性质、结构特点以及修饰位点等基本特征,并对其生物学功能进行初步研究分析。首先,了解C9在细胞中的基本情况。C9细胞亚定位结果发现其主要在胞质中呈点状分布。体外实验表明,上调C9的表达量能够增加S期细胞比例,促进细胞增殖。其次,研究HSV感染对C9的影响。HSV-1感染HEK293细胞后,C9的细胞业定位由原来仅胞质中分布转变为胞质、核质中点状分布。感染后2-8hpi,C9的转录水平较对照有所升高,尤其以低感染复数(M.O.I.)病毒感染时这种变化更为明显。再次,探讨C9对HSV感染的影响。上调C9转录后,病毒DNA含量在28-48hpi内出现明显的上升趋势;下调C9转录后,病毒DNA含量也在相应时间段内出现下降趋势。然而,上调/下调C9转录水平,病毒三种类型基因的mRNA含量均未表现出显著变化。在病毒的其他蛋白不存在的情况下,利用CAT报告基因分析系统检测C9对三种启动子的影响情况,结果表明,C9对α4、gC启动子影响不大,而对TK启动子有明显的抑制作用。进一步分析C9对SP1、CAAT、ATF、AP1、OCTA等不同启动子近侧序列元件(PSE,proximal sequence element)转录的调控作用,发现其除了对CAAT没有明显作用以外,对多种PSE启动元件均表现出抑制作用。综上所述,C9可能通过调控宿主基因转录的方式间接促进病毒增殖。
另外,本课题的第二部分选取HSV-1间层蛋白VP22与细胞乙酰化修饰系统进行较为深入的研究。
在HSV-1感染的细胞内,VP22被高度翻译后修饰,参与病毒多种重要的增殖生长过程。在前期工作的基础上,本实验探讨VP22及其非磷酸化形式VP22-P1与乙酰化/去乙酰化系统共同参与HSV-1三种类型的病毒蛋白转录调控作用。结果表明,VP22及VP22-P1能够通过基因转录调控的方式促进病毒增殖。进一步研究发现,去乙酰化能够促进VP22对病毒α4启动子的激活作用,而乙酰化能够促进VP22-P1对病毒TK启动子的激活作用。
本课题分别从病毒的核衣壳蛋白与间层蛋白的生物学功能入手,初步证实了HSV-1病毒蛋白UL25与细胞蛋白C9相互作用,探索C9与HSV-1产生的相互影响,另外也建立了VP22与乙酰化系统相互作用的模式。阐述这些作用对病毒感染过程以及宿主细胞生存状态的影响,能够为深入了解HSV-1感染机制提供实验数据基础。