HPV16晚期启动子P670的激活机制：病毒E2蛋白与宿主BRD4、ZC3H4的协同作用

本研究揭示了高危型HPV16通过病毒E2蛋白与宿主因子BRD4、ZC3H4的相互作用，特异性激活晚期启动子P670的分子机制。研究发现，E2依赖BRD4招募ZC3H4至病毒复制中心，在分化细胞中显著增强P670驱动的衣壳蛋白表达，为HPV致癌机制提供了新视角。

　　

摘要

高危型人乳头瘤病毒（HPV16）通过分化依赖性激活晚期启动子P670表达衣壳蛋白，但其调控机制尚不明确。本研究首次揭示病毒E2蛋白与宿主因子BRD4（溴结构域蛋白4）、ZC3H4（锌指CCCH结构域蛋白4）形成三元复合物，特异性激活P670的分子机制。

研究方法

采用生物素邻近标记（BioID）技术筛选HPV E2蛋白互作组，发现ZC3H4与BRD4互作组高度重叠。通过邻近连接实验（PLA）证实E2-ZC3H4相互作用依赖BRD4介导。荧光报告系统显示E2/BRD4/ZC3H4特异性激活P670驱动的E1 ATG-luc（4.8倍），而BRD4结合缺陷突变体E2 R37A/I73A丧失该功能。在HPV16阳性角质细胞中，ZC3H4与E2复制中心共定位（Pearson系数0.45），且在E4蛋白高表达细胞中显著富集。

关键发现

1. 分化依赖性调控：ZC3H4在分化细胞中表达上调，敲除后使HPV16晚期转录本E1^E4、E4^L1降低3.5倍，但不影响早期启动子P97活性。

2. 通路特异性：HPV31 E2:IL73突变体（BRD4结合缺陷）中，ZC3H4敲除不再抑制E4^L1表达，证实E2-BRD4-ZC3H4轴的功能依赖性。

3. 独特机制：链特异性RNA-seq显示ZC3H4敲除虽增加宿主MYC基因上游反义RNA（uaRNA），但未激活HPV16反义转录，排除"转录方向性调控"假说。

讨论

研究提出创新模型：E2通过BRD4桥接ZC3H4，形成转录激活复合物靶向P670。该过程与已知的P-TEFb（CDK9/cyclin T1）介导的转录延伸协同，但独立于BRD4短异构体（BRD4S）的抑制功能。ZC3H4的促转录功能颠覆了其传统抑制定位，为HPV晚期基因表达调控提供新范式。

技术亮点

• 首创HPV E2-BioID互作组图谱，覆盖6种HPV型别

• 结合PLA、超分辨显微成像（Apotome）实现纳米级互作验证

• 采用甲基纤维素分化模型模拟体内角质细胞终末分化

临床意义

阐明P670激活机制有助于开发靶向病毒生命周期的抗HPV策略，尤其对HPV相关头颈癌（占口咽癌70%）的治疗具有潜在价值。