通过对乙型肝炎病毒感染的肝细胞癌细胞系产生的细胞外囊泡进行蛋白质组分析,发现PDCD11是病毒RNA的携带者
《Frontiers in Cell and Developmental Biology》:Proteome profiling of extracellular vesicles-derived from hepatitis B virus-infected hepatocellular carcinoma cell lines identifies PDCD11 as a carrier of viral RNAs
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时间:2025年12月06日
来源:Frontiers in Cell and Developmental Biology 4.3
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HBV感染通过调控蛋白-蛋白相互作用网络和关键分子(如TFDP1和miR-1-3p)影响肝细胞癌外泌体(EVs)的蛋白质组成,导致EVs中DNA修复、RNA代谢相关蛋白富集,并促进肝癌细胞增殖、迁移和干细胞特性。
该研究聚焦于乙型肝炎病毒(HBV)感染肝细胞后外泌体(EVs)的蛋白质组特征及其在肝癌(HCC)进展中的作用机制。通过对比HBV阳性细胞系(HepG2.2.15)与阴性对照组(HepG2-vector)的EVs蛋白质组成,发现HBV感染显著增加了EVs中蛋白质的富集量,达对照组的3.4倍,涉及DNA修复、RNA代谢及囊泡运输等关键生物学过程。进一步分析揭示,103个差异表达蛋白(DEPs)在HBV感染HCC组织样本中同样高表达,表明这些蛋白可能通过EVs介导细胞间通讯,参与肿瘤微环境(TME)的恶性调控。
研究发现,程序性细胞死亡蛋白11(PDCD11)是EVs蛋白组中的核心枢纽蛋白。通过蛋白质相互作用网络(PPI)构建和功能验证,证实PDCD11不仅存在于细胞质中,更在HBV感染后被显著富集于EVs表面。该蛋白通过直接结合HBV前基因组RNA(pgRNA)、HBx、HBc及HBs mRNA,协助将病毒遗传物质包裹进EVs的囊泡内核中。实验数据显示,敲低PDCD11可有效抑制HBV RNA/DNA的EVs封装效率,同时阻断EVs诱导的受体细胞(如Huh7)的病毒感染和增殖。这一发现首次明确了PDCD11作为HBV病毒遗传物质跨细胞运输的载体分子,为开发靶向EVs的治疗策略提供了新靶点。
在分子调控机制方面,研究团队构建了TF-mRNA-miRNA调控网络。转录因子TFDP1被鉴定为调控10个核心枢纽蛋白(如PRPF6、POLD1、MSH6等)表达的关键因子,其与这些基因启动子区域的直接结合被ChIP-qRT-PCR实验验证。值得注意的是,TFDP1通过激活RNA剪接相关基因(如DDX23、THOC2)和DNA修复基因(如LIG1、POLD1),间接促进HBV基因组在宿主细胞内的稳定复制。与此同时,miR-1-3p被发现通过靶向这些枢纽基因的3'非翻译区(3'UTR),形成对TFDP1的上调的负向反馈。功能实验证实,抑制TFDP1或恢复miR-1-3p表达均可显著降低HBV感染细胞的增殖、迁移及干性特征(如上皮-间质转化标志物N-Cadherin和Stemness标记物Oct4)。
临床转化价值方面,研究团队开发了基于TFDP1反义寡核苷酸(ASO)和miR-1-3p前体(pre-miRNA)联合疗法的体外模型。数据显示,该组合能有效抑制HBV感染的Huh7细胞形成球状结构(spheroids)及在Boyden chambers中的迁移能力,其效果优于单一干预手段。值得注意的是,HBV感染的EVs所携带的完整病毒核心颗粒(含cccDNA)仍具有感染性,这一发现挑战了传统认知中EVs仅传递蛋白质和核酸信息的局限性,提示病毒可能通过EVs实现跨代际传播。
研究创新性体现在三个方面:首先,建立了HBV感染肝细胞EVs的标准化蛋白质组分析流程,首次完整解析了HBV驱动下EVs蛋白组特征;其次,发现PDCD11介导的病毒遗传物质跨细胞运输新机制,为抗病毒治疗提供了新靶标;最后,揭示了TFDP1/miR-1-3p双调控轴在HBV相关肝癌中的协同致癌作用,并验证了其作为联合治疗靶点的可行性。
在技术方法上,研究团队采用多维度验证策略:1)通过ExoCan纯化试剂盒结合NTA和免疫印迹确保EVs质量;2)使用高精度LC-MS/MS结合普渡系统(ProteomeXchange PXD056246)进行蛋白质组定量分析;3)整合STRING、Cytoscape和TBIND工具进行网络分析和TF预测;4)通过双荧光素酶报告基因和ChIP实验验证转录调控关系;5)采用3D球体形成和迁移实验评估治疗效应。所有实验均设置三次生物学重复,并通过TCGA-LIHC临床数据验证关键结论。
当前研究仍存在若干局限:1)EVs的完整分离纯化技术可能影响蛋白质的天然构象;2)PDCD11与HBV RNA的分子互作机制尚需晶体学或冷冻电镜进一步验证;3)临床前模型与人体实际的转化效率差异需更多动物实验支持。未来研究可探索以下方向:①开发靶向PDCD11的纳米载体用于EVs隔离;②解析TFDP1/miR-1-3p轴在肝星状细胞活化中的作用;③建立基于临床样本的EVs蛋白质组数据库,为个体化治疗提供依据。
该研究为HBV相关肝癌提供了新的治疗思路:一方面通过抑制TFDP1阻断病毒基因组包装的级联反应,另一方面通过恢复miR-1-3p的表达解除对干性基因的负调控。这种双靶向策略在体外模型中展现出协同效应,其成功转化依赖于对EVs动态传递机制更深入的解析,以及临床前模型与真实世界数据的更好衔接。
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