人乳頭瘤病毒-16 E5蛋白的功能及E5蛋白與E6、E7蛋白的相互作用

項(xiàng)先旺，江彤，陳傳俊，3

(1.安徽醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院口腔頜面外科，合肥 230061；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院；3.皖南醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)院)

·綜述·

人乳頭瘤病毒-16 E5蛋白的功能及E5蛋白與E6、E7蛋白的相互作用

項(xiàng)先旺1，江彤2，陳傳俊1，3

(1.安徽醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院口腔頜面外科，合肥 230061；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院；3.皖南醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)院)

人乳頭瘤病毒(HPV)是一種雙鏈環(huán)狀小DNA病毒，與一些惡性腫瘤密切相關(guān)，95%的宮頸癌的病例中都能檢測(cè)到人乳頭狀病毒，口腔舌癌中HPV感染占60%。目前已發(fā)現(xiàn)的HPV亞型有180余種，根據(jù)HPV感染部位的不同分為皮膚型和黏膜型，黏膜型又可分為高危型人乳頭瘤病毒和低危型人乳頭瘤病毒。高危型(常見(jiàn)HPV-16，18,31,32,58)與黏膜惡性病變(如宮頸癌和口腔鱗癌)關(guān)系密切，低危型(常見(jiàn)HPV-6,11)則常與良性病變(如尖銳濕疣)有關(guān)[1]。高危型人乳頭瘤病毒因高致癌性現(xiàn)研究較多，其主要含有3個(gè)致癌基因，分別為E5、E6和E7。在宮頸癌中可檢測(cè)到E6和E7蛋白的持續(xù)表達(dá)，并且已證實(shí)了E6和E7能引起各種細(xì)胞的永生化[2]，其機(jī)制是E6和E7分別抑制了p53和 pRb的活性，從而引起正常組織細(xì)胞周期發(fā)生改變和細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化[3]。相對(duì)于E6和E7，E5蛋白因強(qiáng)疏水性和非免疫原性使其從蛋白水平上的檢測(cè)難度加大，而且E5在細(xì)胞中表達(dá)水平較低，在腫瘤形成的早期階段發(fā)揮作用，其本身也不能使人細(xì)胞永生化，在后期病毒基因整合到宿主時(shí)常常發(fā)生缺失[4]，不同的是也有學(xué)者在一些惡性的宮頸癌細(xì)胞中檢測(cè)到E5基因和E5蛋白的表達(dá)[5]。這些都造成了對(duì)E5的結(jié)構(gòu)和功能的研究受到限制。近年來(lái)關(guān)于HPV-16 E5蛋白研究表明其可以通過(guò)多種機(jī)制(包括與E6、E7的互助)參與細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。本文總結(jié)最新的研究結(jié)果，對(duì)HPV-16 E5在細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化中的多種信號(hào)傳導(dǎo)途徑及E5與E6、E7的相互作用一些問(wèn)題作一綜述。

1 HPV-16 E5的功能

1.1 HPV-16 E5蛋白對(duì)EGFR信號(hào)通路的調(diào)節(jié) 大量研究表明HPV16 E5蛋白主要的轉(zhuǎn)化作用與表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)信號(hào)通路有關(guān)[6-8]。在很多腫瘤中都可以發(fā)現(xiàn)EGFR的過(guò)表達(dá)，活化的EGFR可通過(guò)Ras-Raf-MAP激酶或PI3K-Akt的途徑調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞的增值和凋亡、血管的生產(chǎn)及腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[9]。對(duì)高危型 HPV-16 E5轉(zhuǎn)基因小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)E5誘導(dǎo)的表皮增生和皮膚腫瘤的形成需要EGFR的參與；Genther等[10]將HPV16 E5分別轉(zhuǎn)染含顯性失活突變EGFR的基因小鼠和含野生型EGFR的小鼠體內(nèi)，前者上皮細(xì)胞增生減弱，說(shuō)明E5蛋白和EGFR協(xié)同刺激細(xì)胞的增值的。HPV16 E5轉(zhuǎn)化細(xì)胞表面EGFR的增高主要是由于E5蛋白與V-ATPase 16-kDa的亞基結(jié)合抑制了EGFR的降解，同時(shí)E5也能通過(guò)阻斷EGFR的泛素化而抑制其降解[11]。細(xì)胞表面EGFR表達(dá)的增加也會(huì)增強(qiáng)EGF介導(dǎo)的生長(zhǎng)信號(hào)。實(shí)際上，人們發(fā)現(xiàn)EGF處理的E5轉(zhuǎn)化細(xì)胞能通過(guò)蛋白激酶C(PKC)依賴(lài)或非依賴(lài)途徑誘導(dǎo)MAPK-ERK1/2的超活化[12]，ERK1/2有促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和新陳代謝的作用，這種對(duì)ERK1/2超激活會(huì)導(dǎo)致惡性腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。E5可以通過(guò)EGFR依賴(lài)的方式使細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期S期，在E5轉(zhuǎn)化的NIH3T3的細(xì)胞中可檢測(cè)到EGFR的過(guò)表達(dá)和DNA的合成的增加，這是由于抑制了p27/Kip1[13]，其下調(diào)在惡性腫瘤轉(zhuǎn)化中扮演者非常重要的作用。然而，E5在細(xì)胞周期中其他旁路途徑現(xiàn)沒(méi)有明確深入的研究，p27/Kip1的下調(diào)是否發(fā)生在EGFR誘導(dǎo)的生長(zhǎng)信號(hào)的下游還是單獨(dú)的激活途徑現(xiàn)在并不清楚。

1.2 HPV-16 E5蛋白與腫瘤的形成 HPV16 E5首先以癌蛋白的身份研究時(shí)是基于對(duì)E5轉(zhuǎn)化的3T3-A313細(xì)胞的觀察。研究發(fā)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)化的細(xì)胞能在低血清培養(yǎng)基生長(zhǎng)，且生長(zhǎng)較快，呈錨定非依賴(lài)性生長(zhǎng)。隨后又發(fā)現(xiàn)，E5轉(zhuǎn)化的免疫缺陷型小鼠比野生型更易致瘤，且誘導(dǎo)其上皮腫瘤的發(fā)生率比野生型要高。多倍體核型和甲基化在大多數(shù)腫瘤中都會(huì)發(fā)生，研究表明HPV-16 E5的表達(dá)能使多倍體核型增多，導(dǎo)致DNA的再?gòu)?fù)制[14]。E5、L1和L2基因的 CpG高水平的甲基化與宮頸高度病變有關(guān)，而E1和E6基因低水平甲基化則與低度病變有關(guān)[15]。之前就有研究發(fā)現(xiàn)HPV-16的DNA甲基化的水平在腫瘤的進(jìn)程中是逐漸降低的，最近的研究也證實(shí)這一點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)HPV16甲基化的增強(qiáng)可造成高度病變的可能[16]。甲基化狀態(tài)的改變?cè)诤芏喾N腫瘤中都有報(bào)道，而在HPV誘導(dǎo)的腫瘤中，甲基化狀態(tài)改變可能是其獨(dú)立的生物學(xué)特性。血管生產(chǎn)對(duì)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移具有重要的作用，而在血管生成中起重要的調(diào)節(jié)作用的是血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)，其可以促進(jìn)細(xì)胞的增值、遷移及增強(qiáng)血管的通透性，而研究發(fā)現(xiàn)HPV16 E5可通過(guò)EGFR途徑和COX-2-PGE2途徑誘導(dǎo)VEGF的表達(dá)。細(xì)胞凋亡的抑制是幾乎所有腫瘤標(biāo)志性特點(diǎn)，據(jù)報(bào)道，HPV16 E5蛋白可通過(guò)下調(diào)Fas的表達(dá)和改變TRAIL激發(fā)的死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合物(DISC)抑制HaCaT細(xì)胞Fas配體和TRAIL配體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[17]。而且，HPV16 E5蛋白也可通過(guò)刺激泛素蛋白酶體介導(dǎo)的促凋亡蛋白Bax的降解，抑制過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，這種降解受COX-2-PGE2信號(hào)途徑調(diào)控[18]。

1.3 HPV-16 E5蛋白協(xié)助感染細(xì)胞逃避免疫反應(yīng) HPV16 感染早期，高表達(dá)的E5蛋白可與主要組織相容性復(fù)合物Ⅰ類(lèi)抗原( MHC-Ⅰ)分子直接結(jié)合，使細(xì)胞膜表面 MHC-Ⅰ分子表達(dá)減少，同時(shí)E5 蛋白可抑制人白細(xì)胞抗原HLA‐A2的表達(dá)，干擾 CD8+T 細(xì)胞識(shí)別病毒抗原。E5 蛋白下調(diào)細(xì)胞表面和高爾基復(fù)合體中聚集的 MHC/HLA Ⅰ類(lèi)分子，有助于形成 HPV 持續(xù)性感染，并逃避宿主的免疫監(jiān)視[19-20]。Miura[21]發(fā)現(xiàn)E5在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中與人鈣聯(lián)蛋白6結(jié)合，使抗原提呈細(xì)胞表面表達(dá)的糖蛋白CD1d降解，下調(diào) CD1d 表達(dá)也有助于 HPV 感染細(xì)胞逃避宿主的免疫監(jiān)視。

1.4 HPV-16 E5蛋白作為腫瘤治療的新靶點(diǎn) 從上文描述我們可知，HPV-16 E5蛋白可以通過(guò)對(duì)多種細(xì)胞信號(hào)途徑的調(diào)控促進(jìn)腫瘤的進(jìn)程，E5蛋白在病毒周期早期發(fā)揮作用，隨著后期病毒DNA的整合，E5基因會(huì)發(fā)生缺失，因此，如果將E5蛋白作為宮頸癌治療的新靶點(diǎn)的話可以從早期控制病損的進(jìn)展。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明注射重組腺病毒 HPV-16 E5疫苗或細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)E5肽和CpG寡核苷酸可顯著降低腫瘤的生長(zhǎng)，這是由于機(jī)體是通過(guò) CD8與CTL 介導(dǎo)的細(xì)胞免疫對(duì)HPV引起的疾病進(jìn)行最有效的免疫應(yīng)答[22]。關(guān)于HPV-16 E5作為宮頸癌治療的靶基因有很多假設(shè)，有學(xué)者認(rèn)為通過(guò)阻斷E5的細(xì)胞融合作用，可控制早期腫瘤的發(fā)展；也有人認(rèn)為可以仿照小干擾 RNA (siRNA)對(duì) E6和E7 基因的沉默或干擾來(lái)抑制E5的功能。另外，在體外向HPV-16 E5感染的癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染溶瘤腺病毒并結(jié)合放射治療，可明顯抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[23]。針對(duì)E5蛋白功能域N端設(shè)計(jì)的模擬肽可與E5蛋白競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合細(xì)胞靶蛋白，已證實(shí)針對(duì)人類(lèi)表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)和VEGF 的模擬肽段可有效降低乳腺腫瘤生長(zhǎng)[24-25]。

2 HPV-16 E5與E6、E7的相互作用

之前就有研究發(fā)現(xiàn)E5有增強(qiáng)E6、E7永生化的潛能，這可能與E5通過(guò)抑制p21的表達(dá)及促進(jìn)調(diào)節(jié)E6/E7表達(dá)的重要轉(zhuǎn)錄因子AP-l組成成員(c-jun、jun-B和c-fos等)的表達(dá)有關(guān)，因?yàn)樗鼈兡茉贓6、E7介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化中起增強(qiáng)或補(bǔ)充性作用。最新的一項(xiàng)關(guān)于E5轉(zhuǎn)基因鼠的研究也證明了這一點(diǎn)，Maufort等[26]用雌激素處理E5轉(zhuǎn)基因小鼠6個(gè)月后，小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重的宮頸上皮新生物，E5基因與E6或E7基因聯(lián)合誘導(dǎo)的宮頸新生物比單獨(dú)E5基因誘導(dǎo)作用強(qiáng)。Hu等[27]研究表明，HPV-16 E5可導(dǎo)致細(xì)胞之間融合產(chǎn)生雙核細(xì)胞，低危型HPV-6 E5則不能誘導(dǎo)細(xì)胞融，HPV-16 E5與E6和E7共表達(dá)時(shí)能促進(jìn)這些雙核細(xì)胞繁殖，也能增加雙核細(xì)胞的形成率，以此我們可以認(rèn)為E5在腫瘤的早期發(fā)揮作用，而在腫瘤的發(fā)展的后期階段則需要E6和E7的協(xié)助。Boulenouar等[28]發(fā)現(xiàn)E5和E6、E7共同作用下能減弱鈣黏蛋白(E-cadherin)的表達(dá)，而鈣黏蛋白的下調(diào)是惡性腫瘤進(jìn)展的標(biāo)志。另外，E5也可與單獨(dú)E6或E7互助。之前就有學(xué)者證實(shí)E5與E7的協(xié)調(diào)作用能刺激細(xì)胞的增值。E5有改變細(xì)胞重要的形態(tài)學(xué)和使肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重組的潛能，與E6協(xié)同作用作用可誘導(dǎo)挖空細(xì)胞的形成，挖空細(xì)胞是HPV感染后光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn)的特異性細(xì)胞[29]。有人認(rèn)為宮頸癌中p21基因的下調(diào)可能是E5和E6的協(xié)同作用，但E6 蛋白可導(dǎo)致P53降解從而促進(jìn)惡性轉(zhuǎn)化，而p53可以活化p21基因表達(dá)，關(guān)于HPV病損中p21基因表達(dá)的抑制是否依賴(lài)P53現(xiàn)未得到證實(shí)，所以關(guān)于E5和E6的協(xié)同下調(diào)p21基因的表達(dá)仍需要進(jìn)一步的研究[30]。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然關(guān)于HPV-16 E5基因是否在HPV DNA整合的后期發(fā)生缺失現(xiàn)仍存在爭(zhēng)議，但利用HPV-16 E5疫苗治療早期宮頸癌可作為一種新的治療手段。盡管E5蛋白在細(xì)胞中的表達(dá)水平較低，但對(duì)其細(xì)胞的轉(zhuǎn)化作用及與E6、E7的互助的研究也為HPV感染的病損的治療提供了依據(jù)。遺憾的是，目前關(guān)于HPV-16 E5蛋白致癌性機(jī)制尚未完全明確，E5蛋白是否在腫瘤進(jìn)展的整個(gè)周期里都有表達(dá)，E5蛋白主要是通過(guò)什么機(jī)制促進(jìn)E6、E7蛋白的永生化，以及E5蛋白疫苗能否應(yīng)用到頭頸部腫瘤的治療，這些仍需要進(jìn)一步的研究。

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國(guó)家自然科學(xué)基金資助(81172574)；皖南醫(yī)學(xué)院人才引進(jìn)科研啟動(dòng)資金資助

項(xiàng)先旺，碩士在讀，Email：drx8807@163.com

陳傳俊，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，Email：ccj6318@sina.com

R373.9

A

10.3969/J.issn.1672-6790.2015.05.038

2015-03-03)