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X蛋白调节乙型肝炎病毒复制的研究进展
http://www.ganbingzixun.com     点击数:4747     更新时间:2010-08-11    【查看评论
关键词】肝炎病毒,乙型; 病毒复制; X 蛋白

Regulation of hepatitis B virus replication regulated by HBX protein    WANG Jun-zhong, YANG Dong-liang.

Key words Hepatitis B virus;   Virus replication;   X protein

First author’s address Division of Clinical Immunology, Tongji Hospital, Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China

Corresponding author: YANG Dong-liang, Email: dlyang@tjh.tjmu.edu.cn

 

乙型肝炎病毒 X 蛋白( hepatitis B virus X protein HBx )由一段 154aa 的多肽组成,由 HBV X 基因编码,在肝癌的形成中起重要作用,并且广泛参与宿主细胞的基因表达、反式激活和细胞信号传导等 [1] HBx 不能直接与 DNA 结合,但是能活化多种 DNA 顺式作用元件,如核因子κ B 、激活蛋白 1 激活蛋白 2 CCAAT 增强子结合蛋白、活化转录因子 /cAMP 反应元件结合蛋白等。 HBx 还能与某些基础转录组件作用,如转录因子Ⅱ B 、转录因子Ⅱ H RNA 多聚酶的亚基和 TATA 结合蛋白等。通过这些靶结构, HBx 可反式激活多种细胞基因的转录。另外,在细胞质内, HBx 还能刺激多种细胞内信号转导通路,包括 Ras/Raf 丝裂原启动的蛋白激酶、 c-Jun 激酶、 JAK/STAT 激酶 C [2]

一、 HBx 调节 HBV 的活跃复制

在转基因小鼠中, X 基因缺失突变后病毒的复制水平和持续时间没有明显变化,但是用表达 HBx 的转基因小鼠和 HBV 转基因小鼠杂交,其后代病毒复制的水平和持续时间均有明显提高 [3] 。土拨鼠肝炎病毒( woodchuck hepatitis virue WHV )的基因组和 HBV 极为相似, Zhang [4] 发现, X 基因缺失或突变的 WHV 活性减弱,感染土拨鼠后只能产生较低水平的病毒血症。 Bouchard [5] HBx 表达缺失的感染性克隆 HBV HBV -HBx )]转染 HepG2 细胞后,病毒的复制水平下降了 95% 。如将 HBV -HBx )和 HBx 表达质粒共转染,病毒的复制将回复到与野生型相当的水平,而 HBx 与野生型 HBV 感染性克隆共转染对病毒的复制没有明显的影响。 Keasler [6] 利用小鼠尾静脉高压注射模型证实,小鼠肝脏内 HBV 的复制 75% HBx 依赖性的, 25% HBx 非依赖性的。 HBx 表达缺失时,肝脏内 HBV 3 RNA 3.5kb 2.4kb 2.1kb )平均下降 72% ,核心蛋白的表达也显著下降,而外周血中 HBV 滴度则下降了 99% 。在人肝细胞嵌合小鼠中,接种 HBx 缺失突变的 HBV 不能产生病毒血症;如果同时接种 HBx 表达质粒,则能产生高水平的病毒血症 [7] ,这也证实了 HBx HBV 在人肝细胞中活跃复制所必需的。

二、 HBx 调节 HBV 复制的机制

HBx HBV 生命周期中起着重要的调节作用,但是 HBx 调节病毒复制的机制还不清楚,可能的机制包括以下几种。

1 Ca2+- 富含脯氨酸的酪氨酸激酶 2 proline-rich tyrosine kinase 2 Pyk2 / 局部黏附激酶( focal adhesion kinase FAK -Src 途径: HBx 调节 HBV 复制是细胞质内钙离子依赖性的。 HBx 能与线粒体膜上的渗透性转换孔作用,增加细胞质内的 Ca2+ 浓度。在 HepG2 细胞中, HBx 缺失表达时, HBV 的复制水平显著下降,用 Ca2+ 激动剂刺激细胞增加细胞质内的 Ca2+ 水平,能使 HBV 的复制回复到野生型水平。相反,野生型 HBV 感染性克隆转染 HepG2 细胞后,同时用线粒体 Na+-Ca2+ 泵抑制剂减少细胞质内 Ca2+ 浓度,野生型 HBV 的复制水平与 HBx 表达缺失时相当 [5 8-9] Pyk2 FAK 是细胞质内的非受体酪氨酸激酶,在 Ca2+ 的调节作用下发生磷酸化而被激活。 Bouchard [5] 发现, HBx 通过调节细胞质内 Ca2+ 水平激活 Pyk2 FAK ,进而促进 HBV 的复制。在 HepG2 细胞中,分别用 Pyk2 抑制剂和突变型的 FAK 刺激后,野生型 HBV 的复制下降了 15 倍以上,和 HBx 缺失的 HBV 复制水平相当 [5 10] Pyk2 FAK 磷酸化后能与能激活下游的 Src 激酶,而 Src 激酶的活化是 HBV 活跃复制所必需的。研究结果发现,当 HBx 表达缺失时, Src 激酶不能活化, HBV 的复制水平也显著下降。用野生型的 HBV 感染性克隆转染肝癌细胞,并同时阻断 Src 激酶的活化,其复制水平与 HBx 缺失突变型相当。另外, HBx 还能通过活化 Src 激酶激活下游的 Ras-Raf- 丝裂原活化蛋白激酶 -c-Jun 氨基末端激酶信号通路,调节细胞周期和促进病毒复制 [2] 。这表明, HBx 通过调控细胞质中的 Ca2+ 水平,激活 Pyk2/FAK-Src 酪氨酸激酶及其下游信号通路,促进 HBV 的复制。

2 .损伤 DNA 结合蛋白( dameged DNA binding protein DDB 1 结合途径:紫外线损伤 DNA 结合蛋白由 DDB1 DDB2 两个亚基构成,其中 DDB1 HBx 的适当结合是产生病毒感染和复制所必需的。 Sitterlin [11] 构建 X 基因突变的 WHV 感染性克隆,使 HBx DDB1 的结合增强或减弱,将这种突变的 WHV DNA 注射到土拨鼠肝脏内,不能产生病毒血症或延迟产生较弱的病毒血症。 Leupin [12] 构建了一系列突变型的 X 基因表达载体,其表达的 HBx DDB1 的结合有不同程度的降低。用这些 HBx 表达载体与 HBV -HBx )共转染 HepG2 细胞,病毒的复制较 HBV -HBx )有所增加,但均不能达到野生型的水平。其中, HBx 96 位氨基酸突变时, HBx 不能和 DDB1 结合,与 HBV(-HBx) 共转染后也不能提高病毒的复制。但是将 96 位氨基酸突变的 HBx DDB1 融合表达,再与 HBV -HBx )共转染,能显著提高病毒的复制水平。另外, DDB1 位于细胞核, HBx DDB1 结合并调节 HBV 的复制也主要发生在细胞核。 Leupin [12] 分别在野生型的 X 基因上添加核定位信号和核排除信号,核定位信号 -X HBV -HBx )共表达时能使病毒的复制回复到野生型水平,而核排除信号 -X HBV -HBx )共表达时对病毒的复制没有影响。最近有研究还发现,用 RNA 干扰技术分别阻断 HBx DDB1 的表达均能抑制 HBV 的复制,同时阻断两者的表达后, HBx 的稳定性下降,抑制病毒复制的水平也大大增加 [13]

3 .蛋白酶体途径:蛋白酶体是一类存在于细胞内的蛋白水解体系, HBx 在细胞内作为一种外来蛋白,是蛋白酶体的作用底物。研究结果发现, HBx 能与蛋白酶体的两个亚基 XAPC7 XAPC1 结合,这种结合可能是 HBx 发挥功能所必需的,用蛋白酶体抑制剂能阻断 HBx 的反式激活转录功能,而 XAPC7 XAPC1 的高表达能使其反式激活转录功能增强。 Zhang [14-15] WHV -HBx )和 HBV -HBx )转染 HepG2 细胞,同时用蛋白酶体特异性的抑制剂处理细胞,能使 WHV -HBx )和 HBV -HBx )的复制恢复到野生型水平,而野生型 WHV HBV 复制没有改变,这提示蛋白酶体能调节 HBV 的复制,并且这种调节是 HBx 依赖性的。研究结果还发现, HBx 与蛋白酶体的两个亚基 XAPC7 XAPC1 之间的结合具有竞争抑制关系, HBx XAPC7 XAPC1 结合后蛋白酶体降解蛋白的活性显著下降,所以 HBx 和蛋白酶体调节 HBV 复制的可能机制是在病毒的组装过程中, HBx 与蛋白酶体结合后抑制了蛋白酶体对病毒核衣壳的降解,从而促进病毒的复制和抑制细胞的抗病毒作用。

HBx HBV 活跃复制所必需的,但具体机制还不清楚, HBx 是否影响 HBV RNAs 的生成也存在争议 [5 12] ,有待进一步研究。

     

[1]Song JW, Lin JS. The role of X protein in the life cycle of hepatitis B virus. Zhonghua Ganzangbing Zazhi, 2003, 11: 511-512. (in Chinese)

宋家武 , 林菊生 .X 蛋白在乙型肝炎病毒生命周期中作用的研究 . 中华肝脏病杂志 ,2003,11:511-512.

[2]Bouchard MJ, Schneider RJ. The enigmatic X gene of hepatitis B virus. J Virol, 2004, 78: 12725-12734.  

[3]Xu Z, Yen TS, Wu L, et al. Enhancement of hepatitis B virus replication by its X protein in transgenic mice. J Virol, 2002, 76: 2579-2584.  

[4]Zhang Z, Torii N, Hu Z, et al. X-deficient woodchuck hepatitis virus mutants behave like attenuated viruses and induce protective immunity in vivo. J Clin Invest, 2001, 108: 1523-1531.

[5]Bouchard MJ, Wang LH, Schneider RJ. Calcium signaling by HBx protein in hepatitis B virus DNA replication. Science, 2001, 294: 2376-2378.

[6]Keasler VV, Hodgson AJ, Madden CR, et al. Enhancement of hepatitis B virus replication by the regulatory X protein in vitro and in vivo. J Virol, 2007, 81: 2656-2662.  

[7]Tsuge M, Hiraga N, Imamura M, et al. HBx protein is necessary for HBV replication in human hepatocytes. Hepatology, 2008, 48(suppl): 671 -672A.

[8]Bouchard MJ, Puro RJ, Wang L, et al. Activation and inhibition of cellular calcium and tyrosine kinase signaling pathways identify targets of the HBx protein involved in hepatitis B virus replication. J Virol, 2003, 77: 7713-7719.

[9]McClain SL, Clippinger AJ, Lizzano R, et al. Hepatitis B virus replication is associated with an HBx-dependent mitochondrion-regulated increase in cytosolic calcium levels. J Virol, 2007, 81: 12061-12065.

[10]Bouchard MJ, Wang L, Schneider RJ. Activation of focal adhesion kinase by hepatitis B virus HBx protein: multiple functions in viral replication. J Virol, 2006, 80: 4406-4414.

[11]Sitterlin D, Bergametti F, Tiollais P, et al. Correct binding of viral X protein to UVDDB-p127 cellular protein is critical for efficient infection by hepatitis B viruses. Oncogene, 2000, 19: 4427-4431.

[12]Leupin O, Bontron S, Schaeffer C, et al. Hepatitis B virus X protein stimulates viral genome replication via a DDB1-dependent pathway distinct from that leading to cell death. J Virol, 2005, 79: 4238-4245.

[13]Tang KF, Xie J, Chen M, et al. Knockdown of damage-specific DNA binding protein 1 (DDB1) enhances the HBx-siRNA-mediated inhibition of HBV replication. Biologicals, 2008, 36: 177-183.

[14]Zhang Z, Torii N, Furusaka A, et al. Structural and functional characterization of interaction between hepatitis B virus X protein and the proteasome complex. J Biol Chem, 2000, 275: 15157-15165.

[15]Zhang Z, Protzer U, Hu Z, et al. Inhibition of cellular proteasome activities enhances hepadnavirus replication in an HBX-dependent manner. J Virol, 2004, 78: 4566-4572.

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