H4K20单甲基转移酶SETD8促进了感染性单纯疱疹病毒基因组的整体可访问性

《Journal of Virology》：The H4K20-mono-methyltransferase SETD8 promotes global accessibility of infecting herpes simplex virus genomes

HSV-1潜伏感染中，SETD8通过H4K20单甲基化调控病毒基因组可及性，影响IE基因转录及潜伏再激活，抑制剂UNC0379可抑制病毒复制并减少小鼠眼感染。

　　HSV-1，即单纯疱疹病毒1型，是一种能够感染人类并引发多种疾病的病毒。这种病毒在宿主细胞中具有复杂的生命周期，包括活跃的裂解性感染、潜伏期以及重新激活。裂解性感染阶段是病毒复制的活跃期，此时病毒会迅速增殖并释放到细胞外，而潜伏期则是病毒基因组在感觉神经元中以一种非活跃状态长期存在，为疾病的复发和病毒传播提供了一个潜在的“库”。重新激活是指病毒从潜伏状态中恢复，重新进入裂解性感染阶段。在这一过程中，病毒基因的表达模式会发生变化，从而启动新的感染周期。

HSV-1的生命周期与宿主细胞的表观遗传调控机制密切相关。表观遗传调控指的是在不改变DNA序列的情况下，通过化学修饰等手段调控基因表达的过程。这种调控机制在HSV-1的裂解性感染、潜伏期和重新激活过程中起着至关重要的作用。例如，HSV-1基因组在初次感染时会迅速被细胞的表观遗传机制修饰，形成一种不活跃的异染色质结构。这种结构通过抑制基因表达来维持病毒的潜伏状态。然而，当宿主受到刺激时，病毒会重新激活，此时需要表观遗传调控来解除这种抑制状态，促进基因的表达。

在这一过程中，表观遗传调控的某些关键因子被发现对HSV-1的裂解性感染和重新激活至关重要。例如，HCF-1是一种细胞内的转录共激活因子，它能够与多种蛋白质复合体相互作用，促进HSV-1基因的表达。此外，HCF-1还参与了调控病毒基因组的染色质可及性，这对于病毒的复制和表达至关重要。HCF-1的这些作用使其成为HSV-1生命周期中的一个重要调节节点。

为了深入研究这些表观遗传调控因子在HSV-1感染中的作用，科学家们利用了一种表观遗传化学探针库，筛选出能够影响HSV-1基因表达的分子。在这些分子中，UNC0379作为一种针对H4K20单甲基转移酶SETD8的抑制剂，表现出对HSV-1基因表达的显著抑制作用。SETD8通过催化H4K20单甲基化，促进了染色质的可及性，进而影响了HSV-1的基因表达和复制过程。因此，SETD8的抑制不仅减少了HSV-1的基因表达，还影响了病毒的复制和重新激活。

研究发现，UNC0379能够显著抑制HSV-1的裂解性感染和重新激活过程。在体外实验中，UNC0379处理后的细胞中，HSV-1的基因表达水平明显下降，且病毒产量也受到抑制。此外，UNC0379在体内实验中同样显示出良好的效果，其在眼部感染模型中的应用能够有效减少病毒载量，从而抑制HSV-1的初次感染。这一发现表明，SETD8可能是一个有潜力的抗病毒治疗靶点。

HSV-1的裂解性感染和重新激活不仅影响病毒的传播，还可能导致严重的疾病，如单纯疱疹病毒性脑炎（HSE）和疱疹性角膜炎（herpetic keratitis）。HSE的死亡率在缺乏抗病毒治疗的情况下高达70%，而疱疹性角膜炎则是导致美国病毒性失明的主要原因之一。因此，寻找有效的抗病毒策略对于预防和治疗这些疾病具有重要意义。

在研究中，科学家们还发现，SETD8的抑制不仅影响了HSV-1的基因表达，还改变了病毒基因组的染色质结构。通过染色质免疫沉淀（ChIP）和ATAC-seq等技术，研究人员发现SETD8的抑制导致了病毒基因组中异染色质标记（如H3K9me3）的增加，同时减少了染色质的可及性。这种变化进一步抑制了HCF-1和RNA聚合酶II（RNAPII）的招募，从而影响了病毒基因的转录过程。

此外，研究还发现SETD8在病毒基因的转录延伸过程中起着重要作用。通过分析病毒mRNA的大小，研究人员发现SETD8的抑制减少了延长型mRNA的比例，这可能与RNA聚合酶II的暂停状态有关。因此，SETD8不仅通过改变染色质结构来促进病毒基因的表达，还通过调控转录延伸过程来影响病毒的复制。

在潜伏期，HSV-1基因组的染色质状态是维持病毒不活跃的关键因素。然而，当宿主受到某些应激因素的影响时，病毒可能会重新激活，进入裂解性感染阶段。研究发现，SETD8的抑制能够有效阻止这种重新激活过程，从而减少病毒的传播和复发。这一发现为开发新的抗病毒策略提供了重要的理论依据。

在体内实验中，UNC0379的局部应用能够显著减少HSV-1在眼部的感染程度。这表明SETD8的抑制不仅在体外有效，而且在体内也具有良好的应用前景。此外，UNC0379的使用不会对宿主细胞造成明显的毒性作用，这为其作为抗病毒药物提供了可能性。

总的来说，这项研究揭示了SETD8在HSV-1生命周期中的关键作用，特别是在调控病毒基因的表达和复制过程中。通过抑制SETD8，可以有效减少HSV-1的裂解性感染和重新激活，从而降低病毒的传播和复发风险。这些发现不仅加深了我们对HSV-1生命周期中表观遗传调控机制的理解，还为开发新的抗病毒治疗策略提供了重要的线索。未来的研究可以进一步探讨SETD8在其他疱疹病毒中的作用，以及如何利用SETD8抑制剂进行抗病毒治疗。