拓扑异构酶IIα在人乳头瘤病毒（HPV）复制过程中调控IL-6和IL-8的分泌

《Virologica Sinica》：Topoisomerase IIα orchestrates secretion of IL-6 and IL-8 with human papillomavirus replication

DNA损伤应答蛋白Top2α通过调控TLR4信号通路促进HPV病毒复制和炎症微环境形成，抑制Top2α或TLR4可显著减少HPV基因组维持与扩增，且该过程不依赖DNA损伤修复机制。

　　高危人乳头瘤病毒（HPV）的复制依赖于宿主DNA损伤应答（DDR）和炎症通路的异常调控。DNA拓扑异构酶IIβ（Top2β）已被证实有助于HPV的复制过程，但其同源蛋白Top2α在HPV复制中的作用尚不明确。本研究通过一系列实验发现，Top2α在宫颈癌组织和HPV阳性细胞中显著上调，并且其沉默可以显著抑制HPV基因组的维持和扩增。尽管Top2α对DDR没有直接影响，但它通过调控炎症因子如白细胞介素6（IL-6）和白细胞介素8（IL-8）的分泌，间接促进了HPV的复制。这一过程受到Toll样受体4（TLR4）的调控，Top2α通过结合TLR4的启动子区域，诱导其表达，从而促进IL-6和IL-8的分泌。通过使用特定的TLR4抑制剂TAK-242，可以显著降低IL-6/IL-8的分泌水平和HPV的复制能力。这些结果揭示了Top2α在塑造有利于HPV复制的炎症微环境中所扮演的重要角色，为HPV相关疾病的治疗提供了新的靶点。

研究团队首先分析了Top2α在宫颈癌组织和HPV阳性细胞中的表达情况。通过GEPIA数据库的分析，发现宫颈癌患者的TOP2A基因表达水平与无病生存率（DFS）存在显著相关性。此外，RT-qPCR分析进一步验证了Top2α在宫颈癌组织中的高表达，而免疫组化（IHC）分析则展示了其在宫颈癌组织中的逐步上升趋势。实验还表明，Top2α在HPV16和HPV31阳性的细胞中均显著上调，这提示Top2α可能在不同HPV类型感染中发挥相似的作用。

接下来，研究团队探讨了Top2α是否参与HPV的复制过程。通过使用shRNA沉默Top2α，他们发现Top2α的缺失显著抑制了HPV基因组的维持和扩增，但不影响DNA断裂的形成。这表明Top2α在HPV复制中起作用的机制可能与DDR无关。为了进一步确认这一发现，研究团队在HPV31阳性的HaCaT31细胞中进行了相关实验，结果同样支持Top2α在HPV复制中的关键作用。

研究还发现，Top2α的缺失对IL-6和IL-8的分泌有显著影响，但对这些因子的表达水平影响较小。这提示Top2α可能通过调控IL-6和IL-8的分泌过程来促进HPV的复制。为了进一步探究这一机制，研究团队利用RNA-seq技术分析了Top2α沉默后基因表达的变化，并发现IL-6和IL-8等炎症相关基因被显著调控。此外，通过Western blot和ELISA实验，研究团队验证了Top2α对这些因子分泌的调控作用。

为了确定TLR4在Top2α调控IL-6和IL-8分泌中的作用，研究团队使用了TAK-242这一TLR4特异性抑制剂。结果显示，TAK-242能够显著降低IL-6和IL-8的分泌水平，并抑制HPV的复制。这表明TLR4是Top2α调控炎症因子分泌的关键媒介。同时，研究还发现，Top2α能够直接结合TLR4的启动子区域，从而调控其表达水平。这些发现进一步支持了Top2α通过调控TLR4来促进HPV复制的机制。

此外，研究团队还探讨了IL-6和IL-8在HPV复制中的具体作用。通过使用IL-6中和抗体和重组IL-6蛋白，他们发现IL-6的中和能够显著抑制HPV基因组的维持和扩增，而IL-6的添加则促进了这一过程。类似地，IL-8的中和抗体也显著抑制了HPV的复制，而IL-8的添加则增强了其复制能力。这些结果表明，IL-6和IL-8在HPV的复制过程中起着关键作用，且Top2α通过调控它们的分泌来促进病毒的生命周期。

综上所述，研究揭示了Top2α在HPV复制中的新角色，即通过调控TLR4的表达，进而促进IL-6和IL-8的分泌，从而为病毒的复制创造有利的炎症微环境。这一发现不仅拓展了Top2α在DNA拓扑调控方面的传统功能，还揭示了其在炎症调控中的重要作用。此外，研究还强调了Top2α、TLR4以及IL-6和IL-8之间的复杂相互作用，为HPV相关疾病的治疗提供了新的思路。通过靶向这些分子，可能能够有效阻断HPV的复制和相关癌症的发展，从而为临床治疗提供新的策略。