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泡沫病毒(FVs)感染机制复杂,研究进展缓慢。为探究相关机制,研究人员以原型泡沫病毒(PFV)为对象,发现 PFV 感染上调 SAP30,其通过使 Tas 蛋白去乙酰化抑制 PFV 复制。该研究为理解病毒与宿主关系提供新视角。
在神秘的病毒世界里,泡沫病毒(FVs)就像一群神秘的 “潜伏者”。它们属于逆转录病毒家族,有着独特的感染方式。在体外培养环境中,FVs 会展现出强烈的细胞病变效应,可一旦进入宿主身体内,却能悄无声息地建立长期潜伏感染,不引发明显症状 。这种潜伏特性使得 FVs 研究困难重重,进展缓慢。
原型泡沫病毒(PFV)是 FVs 中特殊的存在,它是目前已知唯一能跨物种传播给人类的泡沫病毒,虽然在人体内还未表现出致病性,但潜在风险不容小觑。PFV 的基因组编码多种蛋白,其中 Tas 蛋白作为关键的转录调节因子,对病毒复制起着至关重要的作用。Tas 蛋白能直接与 PFV 的长末端重复序列(LTR)和内部启动子(IP)结合,调控基因表达。而且,Tas 蛋白的乙酰化修饰能增强其转录激活功能,这进一步增加了 PFV 复制调控机制的复杂性。
与此同时,宿主细胞内的各种蛋白也在与病毒进行着一场看不见的 “战争”。其中,Sin3A 相关蛋白 30(SAP30)作为人类组蛋白去乙酰化酶(HDAC)复合物的核心成分,在细胞基因转录调控中扮演着重要角色。以往研究发现,SAP30 参与调控人类乳头瘤病毒(HPV)和单纯疱疹病毒 1 型(HSV - 1)的复制过程,但它与逆转录病毒的关系却一直是个谜。
为了揭开这个谜团,南开大学的研究人员展开了深入研究。他们致力于探究 PFV 复制过程中宿主蛋白的作用机制,希望能找到抑制 PFV 复制的关键宿主因子,为理解病毒与宿主的相互作用提供新的视角。经过一系列艰苦的实验和分析,研究人员得出了重要结论:PFV 感染会通过 Tas 蛋白上调 SAP30 的表达,而 SAP30 能与 Tas 蛋白相互作用,使 Tas 蛋白去乙酰化,进而抑制 Tas 蛋白介导的 PFV LTR 和 IP 启动子的转录激活,最终抑制 PFV 的复制。这一发现不仅揭示了 SAP30 在抑制 PFV 复制中的关键作用,还为深入理解病毒与宿主之间的 “博弈” 提供了重要线索,对防控相关病毒感染具有重要意义。该研究成果发表在《Cell & Bioscience》杂志上。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先是转录组测序技术,通过对感染 PFV 的 HT1080 细胞进行转录组测序,分析差异表达基因,从而筛选出可能与 PFV 复制相关的宿主蛋白。其次,采用实时荧光定量 PCR(qRT - PCR)技术,验证转录组测序结果中 SAP30 mRNA 水平的变化。免疫共沉淀(Co - IP)技术则用于检测 SAP30 与 Tas 蛋白之间的相互作用。此外,还利用了荧光素酶报告基因实验,研究 SAP30 对 PFV 启动子活性的影响。
下面来看具体的研究结果。
- PFV 感染上调 SAP30:研究人员用 PFV 感染 HT1080 细胞,通过转录组测序分析发现,感染 24 小时后,众多细胞因子的 mRNA 水平发生变化,其中 SAP30 的 mRNA 水平显著上调。进一步实验证实,PFV 感染能增强 SAP30 启动子活性,且 Tas 蛋白在这一过程中发挥关键作用,它能促进 SAP30 启动子活性增加,进而使 SAP30 的 mRNA 和蛋白表达水平升高。
- SAP30 抑制 PFV 复制:在探究 SAP30 对 PFV 复制的影响时,研究人员分别进行了过表达和敲低实验。过表达 SAP30 后,PFV 的复制显著受到抑制;而敲低内源性 SAP30 后,PFV 复制明显增强,这表明 SAP30 在抑制 PFV 复制过程中发挥着重要作用。
- SAP30 抑制 PFV 转录:为确定 SAP30 影响 PFV 复制的具体阶段,研究人员进行了一系列实验。利用 Alu - PCR 技术检测发现,SAP30 不影响 PFV 的整合过程,即对 PFV 早期复制阶段无影响。而通过荧光素酶报告基因实验表明,SAP30 虽然对 PFV LTR 和 IP 启动子的基础转录活性影响不大,但能剂量依赖性地抑制 Tas 蛋白介导的这些启动子的转录激活,说明 SAP30 主要抑制 PFV 的转录过程,影响其晚期复制阶段。
- SAP30 与 PFV Tas 蛋白相互作用:通过免疫共沉淀和免疫荧光实验,研究人员发现过表达和内源性的 SAP30 都能与 Tas 蛋白相互作用,并且这两种蛋白主要共定位于细胞核中,这为后续研究二者的作用机制奠定了基础。
- SAP30 Sin3 相互作用结构域对抑制 PFV 转录至关重要:研究人员构建了 SAP30 的不同截断体,通过实验发现,含有 Sin3 相互作用结构域(129 - 220 aa)的截断体仍能抑制 PFV 复制和 Tas 蛋白介导的转录激活,而缺失该结构域的截断体则失去了这种抑制作用,表明 SAP30 的 Sin3 相互作用结构域是抑制 PFV 转录的关键结构域。
- SAP30 Sin3 相互作用结构域介导 PFV Tas 蛋白去乙酰化:由于 Tas 蛋白的乙酰化对其转录激活功能至关重要,研究人员进一步探究了 SAP30 对 Tas 蛋白乙酰化的影响。实验结果显示,过表达 SAP30 能显著降低 Tas 蛋白的乙酰化水平,敲低内源性 SAP30 则会使 Tas 蛋白乙酰化水平升高。而且,缺失 Sin3 相互作用结构域会消除 SAP30 介导的 Tas 蛋白去乙酰化作用,同时破坏 SAP30 与 Tas 蛋白、HDAC1 的相互作用,说明 SAP30 通过其 Sin3 相互作用结构域与 Tas 蛋白和 HDAC1 相互作用,介导 Tas 蛋白去乙酰化,进而影响 Tas 蛋白的转录活性,抑制 PFV 复制。
综上所述,该研究首次揭示了 SAP30 作为抑制 PFV 复制的关键宿主因子,其作用机制是通过与 Tas 蛋白相互作用并使其去乙酰化,阻碍 Tas 蛋白介导的 PFV LTR 和 IP 启动子的转录激活。这一研究成果拓展了对 SAP30 抗病毒功能的认识,也为深入理解 PFV 与宿主之间的相互作用提供了重要依据,为未来开发针对 PFV 感染的防控策略提供了潜在的靶点和理论基础,在病毒学和免疫学领域具有重要的理论和实践意义。