乙型肝炎病毒与宿主mRNA之间的相互作用的研究

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全世界大约有3.5亿人慢性感染乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)。慢性乙肝感染显著增加肝硬化、肝衰竭以及肝癌的发生。乙型肝炎病毒基因组只有3.2kb,但它极度适应肝细胞内的环境。宿主细胞内某些转录因子、分子伴侣和microRNA(miRNA)在乙肝病毒复制的各个周期中都发挥着重要作用。  MiRNA是一类进化上非常保守的长度约为22个核苷酸的非编码小RNA。通常情况下,miRNA会与靶mRNA的3-UTR区结合后导致的其降解或翻译的阻止。它参与了发育、感染、免疫反应和肿瘤转移等多种生物学过程。作为肝脏中特异表达且含量最高的miRNA,miR-122在肝脏的各种生理活动中都发挥了重要作用,其中也包括肝脏的病理。尽管先前的研究证明miR-122作为一个宿主限制性因子能够通过多种通路来抑制HBV的表达和复制,但HBV作为嗜肝病毒仍然能够在高含量miR-122的肝细胞环境中有效地复制和持续地感染。  在本研究中我们探索HBV在miR-122高表达的肝细胞中有效复制和持续感染的分子机制。首先,通过全基因转录组芯片分析发现单独的HBV mRNA就能够引起宿主内多种基因的异常表达。这些异常表达的基因可能会影响到肝细胞的生长和凋亡、肝脏内脂质和药物的代谢、细胞因子的产生和炎症。进一步发现这些上调的基因中有许多是miR-122的靶基因,它们的3非编码区含有共同的miR-122反应元件。在肝细胞中过表达miR-122反应元件引发细胞转录谱明显改变,而过表达反应元件突变的HBV mRNA则转录谱与对照相比没有明显的区别。这说明HBV mRNA介导的miR-122吸附与隔离在其引起宿主基因异常表达中起着重要作用。  转染了HBV mRNA能够显著地促进病毒的表达与复制,而转染了在miR-122反应元件上突变的HBV mRNA则失去对病毒复制的影响。miR-122靶向cyclin G1,而cyclin G1促进HBV的表达与复制,通过siRNA敲低细胞内cyclinG1的水平能够很大部分地消除HBV mRNA对病毒复制的促进作用,提示HBV mRNA通过下调miR-122进而导致其靶基因cyclin G1的上调促进病毒的表达和复制。同时,通过小鼠高压尾静脉注射模型发现miR-122反应元件在体内同样的促进HBV表达和复制,表明HBV通过基因组中的miR-122反应元件适应肝脏中miR-122高表达的环境。  最后,对慢性乙肝患者中病毒基因序列与临床指标进行相关性分析,发现与miR-122反应元件突变的病毒感染患者相比,野生型病毒感染的患者的血清中有着更高的HBV DNA拷贝数、丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶的水平。这说明HBV感染的病人的病毒载量和病程的发展与病毒mRNA上miR-122反应元件序列密切相关。  综上所述,本研究揭示了HBV mRNA的新功能,在HBV感染过程中,在肝细胞内高含量miR-122、病毒冗余表达mRNA以及在miR-122靶基因表达水平相对较低的条件下,病毒可能利用microRNA介导的病毒与宿主mRNA的调节网络适应肝细胞内的环境进行有效复制。
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