EB病毒GPCR蛋白BILF1调控ICAM-1表达的分子机制研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shen648491077
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背景G蛋白偶联受体(G Protein-Coupled Receptor,GPCR)是一个庞大的受体家族,通过G蛋白与效应分子偶联,完成跨膜信号转导,实现多种生理或药理效应。除真核生物外,许多病毒所编码的病毒蛋白也具有GPCR的特征,如具有7次疏水跨膜区域、氨基末端存在糖基化位点、胞内区存在磷酸化位点,氨基末端及胞外环中存在保守的半胱氨酸等。许多体内外研究提示,病毒所编码的GPCR蛋白对病毒复制以及病毒在自然宿主中所诱导的病理生理效应具有重要调控作用。例如,鼠巨细胞病毒GPCR蛋白M33的缺陷将导致病毒不能播散至感染鼠的唾液腺部位;同时相对于野生型病毒,M33缺陷性的鼠巨细胞病毒对免疫功能底下小鼠的毒性更低;而该病毒另一种GPCR基因-M78的缺陷使鼠巨细胞病毒无论是在免疫功能健全还是免疫功能底下的小鼠中,都以一更低的水平复制和/或播散。γ2-疱疹病毒亚科的卡波氏肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)编码的G蛋白偶联受体ORF74也被认为在卡波氏肉瘤的发生发展过程中起着关键作用。隶属于γ-疱疹病毒亚科的EB病毒亦编码一种GPCR蛋白-BILF1,BILF1是目前发现的唯一的EB病毒GPCR蛋白。迄今为止,Pubmed仅收录5篇有关BILF1的文献。这些研究显示,BILF1属于一新型G蛋白偶联受体的亚家族,定位于浆膜系统,组成性激活Gαi蛋白并借助其传递生物信号;BILF1还可通过下调MHCⅠ类分子在宿主细胞膜表面的表达,在病毒免疫逃逸过程中发挥极其重要的作用。具有GPCR活性的BILF1是EB病毒的立早蛋白之一,已知其调控ERK, NF-B等多条信号通路,参与病毒的裂解性复制,而它对宿主细胞更多调控作用机制有待进一步发掘。EB病毒在人群中广泛感染(90-95%),其感染的一个重要特征是病毒能在机体能完成反复多次的潜伏——裂解期转换。EBV潜伏在外周血的记忆性B细胞中,当遇到特定信号的刺激,潜伏在记忆性B细胞中的EBV被激活,释放出的病毒最终在口咽部上皮细胞中发生爆发性复制。可见,携带EBV的B细胞在循环系统中游走、迁移、最后在效应部位定居和大量复制。EBV在机体中的生活史依赖于细胞粘附分子的作用。同时EBV能转化B细胞与B细胞淋巴瘤、鼻咽癌、胃癌等多种肿瘤有关。而许多粘附分子介导了肿瘤的恶性行为。细胞间粘附分子(intercellular adhesion molecule)ICAM-1以其介导异质粘附的功能受到研究人员的关注。ICAM-1属于免疫球蛋白超家族,是调节异质黏附的重要因素,它在一些恶性肿瘤,如恶性黑色素瘤、胃癌、结肠癌、肾癌等肿瘤细胞中过度表达,与肿瘤转移和预后密切相关。我们在研究中发现BILF1可在蛋白水平上调ICAM-1分子的表达,在此基础上,我们设计了相关实验,进一步分析BILF1对ICAM-1表达调控作用及机制。目的分析EB病毒立早蛋白BILF1对细胞间粘附分子ICAM-1表达的上调作用,并初步探讨其调控信号及机制。方法首先,我们在人B淋巴瘤细胞系Raji中构建了TPA/SB诱导EBV激活的细胞模型并分析了BILF1在EBV激活过程中的表达模式。我们同时构建了BILF1的真核表达载体并通过电穿孔转染技术外源转入BILF1,应用Western bolt、Real-time PCR、双荧光素酶报告载体实验和特异性siRNA干扰技术,分别在蛋白水平和mRNA水平分析了BILF1对细胞间粘附分子ICAM-1表达水平的影响并分析其调控机制。为进一步分析BILF1蛋白质二级结构EKT结构域与BILF1生物学功能之间的关系,我们构建了BILF1-K122A突变体,并通过Western bolt、双荧光素酶报告载体实验和免疫荧光技术,在蛋白水平、mRNA水平及亚细胞定位等方面进一步探讨BILF1的功能与作用方式。结果研究结果显示,BILF1是EBV立早蛋白之一,在TPA/SB诱导的EBV激活模型中,BILF1表达模式与立早转录因子Zta的表达完全一致;过表达BILF1在mRNA和蛋白水平上调粘附分子ICAM-1分子的表达;BILF1可激活ICAM-1的启动子活性,提示BILF1调控了ICAM-1的转录。NF-κB和AP-1是ICAM-1启动子上重要的反应元件。通过报告载体分析发现,过表达BILF1可直接上调AP-1和NF-κB报告载体活性,且对AP-1的激活更显著,呈剂量依赖性。提示BILF可能通过激活NF-κB和AP-1上调ICAM-1启动子活性,从而影响ICAM-1转录及表达。进一步通过WB分析实验观察到过表达BILF1在上调ICAM-1表达的同时诱导p65的磷酸化,上调NF-κB靶基因Bcl-XL和IκBɑ表达,同时上调AP-1成员c-Jun磷酸化和c-fos水平。用MEK1抑制剂阻断ERK通路的活化,观察到BILF1的AP-1的激活和ICAM-1的上调作用只是部分受到的影响。提示BILF1对ICAM-1的上调作用依赖于其它通路。BILF1的GPCR活性依赖于其分子中的EKT结构域,我们构建了EKT功能缺陷的BILF1突变体K122A,通过报告载体活性分析及WB实验观察到EKT功能域缺陷后部分的抑制了BILF1对AP-1的激活,提示BILF1对AP-1的激活部分依赖于EKT结构域。最后我们通过,RNA干扰实验结果证实,特异性敲低BILF1可抑制EBV激活所诱导的ICAM-1表达上调。结论具有GPCR活性的EB病毒立早蛋白BILF1可在mRNA和蛋白水平上调细胞间粘附分子ICAM-1表达,这一效应主要是通过不完全依赖于ERK的AP-1信号通路实现的。BILF1上调ICAM-1分子表达,可增强细胞的异质黏附能力,介导细胞与内皮细胞的黏附,促进其穿内皮过程,从而在肿瘤的侵袭和转移过程中发挥重要作用。这一结果提示我们,BILF1很可能参与了EBV相关肿瘤的恶性演进过程,并在其侵袭和转移过程中发挥了重要作用。
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