趙梓含,王宇 綜述,趙一霏,趙可 審校
吉林大學白求恩第一醫(yī)院轉化醫(yī)學研究院艾滋病與病毒研究所,吉林 長春 130061
逆轉錄元件(retroelements)又稱逆轉錄轉座子(retrotransposons),是一類非常特殊的 DNA 元件[1]。這些元件可以經(jīng)由DNA 到RNA 再到DNA 的方式實現(xiàn)自身的復制,以擴增基因組DNA 上的拷貝數(shù)。這些逆轉錄元件在細胞內(nèi)的拷貝數(shù)非常巨大,以一個人二倍體細胞為例,各種逆轉錄元件占據(jù)基因組DNA全部長度的40%以上。這些逆轉錄元件得以擁有大量拷貝數(shù)的一個原因是其在細胞中長期存在。一方面,逆轉錄元件被發(fā)現(xiàn)在動物、植物、甚至原核細胞中廣泛存在[2?3]??紤]到真核、原核細胞之間在細胞膜組成、細胞內(nèi)容物、基因組DNA 所在空間及形式方面均存在巨大差異,暗示可能早在寒武紀之前,地球上的細胞中可能就已經(jīng)存在逆轉錄元件了。另一方面,基于核酸序列的進化分析表明,其中多數(shù)逆轉錄元件的進化史均達到幾千萬年以上,某些甚至超過6 億年,真正達到了前寒武紀時期[4]。可以說,逆轉錄元件的進化與地球上整個生物圈的進化息息相關;而更重要的是,逆轉錄元件的復制活性通過改變?nèi)旧|(zhì)結構、重排基因組序列、沉默乃至斷裂舊基因、生成新基因等手段,為生物進化提供了重要的源動力[1]。因此,逆轉錄元件是細胞中重要的組成部分。
近年來,越來越多的證據(jù)則表明,逆轉錄元件的復制過程與細胞內(nèi)天然免疫系統(tǒng)的活化水平存在緊密關聯(lián),后者則在抵御病毒入侵時發(fā)揮重要功能。因此,參與調(diào)控細胞內(nèi)逆轉錄元件活性可能會成為某些病毒間接調(diào)控干擾素表達的方式。本文首先介紹了Ⅰ型長彌散核元件(long interspersed element?1,LINE?1),一種唯一已知可在人體細胞中自主完成復制的逆轉錄元件,綜述了幾種病毒蛋白對LINE?1 活性的影響及其相關機制,并探討了病毒調(diào)控LINE?1活性可能產(chǎn)生的生理學意義,以期為針對相關感染和疾病的藥物研發(fā)提供支持。
1.1 逆轉錄元件LINE?1 轉座是遺傳重組的一種特殊形式,將某些遺傳元件從一個DNA 位點移動至另一個DNA 位點,這些可移動的遺傳元件稱為轉座子[5]。根據(jù)轉座機制和結構特征對轉座子進行分類,可分為 DNA 和 RNA 轉座子[6?7]。其中 RNA 轉座子又被稱為逆轉錄轉座子或逆轉錄元件,其轉座過程是通過一種特殊的“復制?粘貼”模式,即先將DNA轉錄成RNA,再反轉錄成cDNA,然后插入基因組中的某一新位點,且原位置不被剪切[8]。逆轉錄元件又根據(jù)其是否帶有長末端重復序列,進一步細分為長末端重復序列(long terminal repeat,LTR)逆轉錄元件和非LTR逆轉錄元件。
LINE?1是人體細胞中已知唯一一類具有復制活性的、可自主轉座的非LTR 逆轉錄元件。LINE?1 的插入主要發(fā)生在基因組的非編碼區(qū)[9?10]。在人類基因組上,LINE?1 的拷貝數(shù)約50 萬個,占整個基因組的16.9%[11]。但其中絕大部分在基因組中均已失去復制活性,可能是LINE?1 在復制過程中僅能以較低的效率合成出全長的LINE?1 序列,大部分的復制序列均不完整,失去了再次逆轉座的功能。就結果而言,目前單一人體細胞中僅有80 ~ 150 個拷貝是全長且能夠自我復制的 LINE?1[12]。
1.2 LINE?1 的結構功能及其逆轉座機制 LINE?1拷貝全長約6 000 bp,中間包含2 個開放讀框ORF1和ORF2,兩側則分別為具有啟動子功能的5'非編碼區(qū)(5'UTR),以及 1 個帶有 polyA 尾的 3'UTR[13](圖1A)。ORF1編碼1個大小約40 kD的蛋白,被命名為ORF1p。ORF1p 作為核酸伴侶,可穩(wěn)定新轉錄的LINE?1 RNA[14?15];ORF2編碼ORF2p,大小約150 kD,提供逆轉錄轉座過程所需的DNA 內(nèi)切酶和逆轉錄酶活性[16]。ORF1p 和 ORF2p 是 LINE?1 逆轉座所必需的兩種蛋白質(zhì),在翻譯后會與LINE?1 RNA 發(fā)生相互作用,并在其他細胞因子的參與下形成LINE?1 核糖核蛋白復合物(ribonucleoprotein particle,RNP)。LINE?1 RNP 是 LINE?1 發(fā)揮逆轉座活性的基本功能單位[13]。在最近的一項研究中,還發(fā)現(xiàn)LINE?1 RNP可作為內(nèi)源性觸發(fā)器,通過RNA 傳感途徑激活天然免疫系統(tǒng)[17]。
LINE?1 通過靶點介導的逆轉錄過程(target?site primed reverse transcription,TPRT)在基因組中進行復制[18](圖1 B)。ORF1p保護LINE?1 RNP中的LINE?1 mRNA 免被降解、促進 LINE?1 mRNA 從核糖體上脫離以及輔助 LINE?1 RNP 進入細胞核[14?15]。隨后,LINE?1 RNP 進入細胞核并到達基因組DNA,識別基因組 DNA 中的 TTTTAA 或相似序列,ORF2p 通過其核酸內(nèi)切酶活性識別切割位點5'?TTTT/AA?3',在A 與T 之間進行剪切,從而產(chǎn)生單鏈DNA 斷裂,暴露出游離的TTTT 序列。這段序列可以與LINE?1?mRNA 上的polyA 序列通過堿基互補的方式結合,然后ORF2p 會利用切口處的TTTT 為引物,以LINE?1 mRNA為模板,逆轉錄產(chǎn)生LINE?1 cDNA。最后以目前尚不清楚的機制整合至基因組,完成逆轉座過程,該過程就是TPRT過程[19?20]。
圖1 LINE?1結構(A)和LINE?1逆轉座復制(B)的示意圖Fig.1 SchematicdiagramofLINE?1structure(A)andLINE?1 retrotransposition cycle(B)
1.3 LINE?1的生物學意義 LINE?1作為人體細胞中唯一具有自主轉座活性的逆轉錄元件,是基因組改變和進化的主要參與者。從LINE?1 的復制過程中對AATTTT 基序的識別可知,在任意單側DNA 鏈上,平均每4 096 個堿基就會包含1 個LINE?1 可識別的位點;且LINE?1 還允許該基序的堿基可以在一定程度上存在變化。相當于LINE?1 在剪切和插入時無論在染色質(zhì)、正反義鏈、還是具體位點的選擇上均是高度隨機的。其可能產(chǎn)生的后果至少包括:①改變基因組結構,如因正反義鏈剪切位置的相近引發(fā)的染色質(zhì)斷裂以及后續(xù)可能產(chǎn)生的重排;②突變基因,如插入蛋白編碼區(qū)從而改變基因的開放閱讀框;③調(diào)節(jié)基因表達,如插入基因上游從而改變相應啟動子的結構和功能。這些結果均可為基因組帶來新的遺傳信息,提供進化的基本動力,在生物進化中具有重要意義。
與此同時,LINE?1 的異常活化也會導致基因組的不穩(wěn)定性,最終引發(fā)多種疾病。1988年的1 例A型血友病是第一個被證實與LINE?1 有關的基因疾病,是由于LINE?1 插入患者X 染色體從而導致血友病發(fā)生[21]。另外,LINE?1 的自主轉座還與癌癥的發(fā)生和發(fā)展密不可分。研究顯示,在多種腫瘤和癌變組織中均發(fā)現(xiàn)了LINE?1表達上調(diào)的證據(jù),認為LINE?1可能是促進癌癥產(chǎn)生的一個潛在因素[22?23]。通常僅在惡性化程度較高的腫瘤組織中才能檢測出ORF1p的表達,因此,LINE?1 ORF1p 有潛力成為腫瘤惡性程度檢測的分子標志物[24?25]。
LINE?1對免疫系統(tǒng)也具有重要調(diào)控作用。一方面,LINE?1與自身免疫性疾病的發(fā)病相關,會導致系統(tǒng)性紅斑狼瘡、Aicardi?Goutières綜合征(Aicardi?Gou?tières syndrome,AGS)等自身免疫疾病的發(fā)生[26?27];另一方面,LINE?1 也通過多種途徑引發(fā)細胞的抗病毒天然免疫,由于逆轉錄步驟的存在,LINE?1在復制過程中會同時產(chǎn)生RNA 和DNA,后兩者則會進一步活化細胞內(nèi)的各種RNA 和DNA 感受通路,在調(diào)控固有免疫與適應性免疫中均起到重要作用[28]。LINE?1作為抗病毒免疫反應的內(nèi)源性激活劑,通過環(huán)狀磷酸鳥苷?磷酸腺苷合成酶?干擾素刺激因子(cyc?lic GMP?AMP synthase?stimulator of interferon genes,cGAS?STING)或維甲酸誘導基因蛋白Ⅰ/黑色素瘤分化相關蛋白5?線粒體抗病毒信號蛋白(retinoic acid?inducible protein I/melanoma differentiation?asso?ciated protein 5?mitochondrial antiviral signaling pro?tein,RIG?I/MDA5?MAVS)通路誘導Ⅰ型 IFN 的產(chǎn)生,LINE?1 RNA 激活了IFNβ 介導的固有免疫反應,而后者反過來可以抑制LINE?1[17]。
綜上所述,從最初發(fā)現(xiàn)至今,已有多種人類疾病被歸因于LINE?1介導的逆轉座,因此對于調(diào)控LINE?1活性的研究十分關鍵[29?30]。已經(jīng)有一系列針對宿主抗病毒因子調(diào)控LINE?1活性的研究,如在3'?修復核酸外切酶 1(three?prime repair exonuclease 1,TREX1)基因敲除細胞中,LINE?1活性明顯上調(diào)[31];一種包含SAM 和HD 結構域的磷酸水解酶蛋白1(SAM and HD domain?containing protein 1,SAMHD1)可通過抑制 LINE?1 ORF2p 的表達來抑制 LINE?1 逆轉座[32]。LINE?1 可激活和調(diào)控細胞的抗病毒天然免疫水平,隨著對LINE?1 活性和細胞IFN 水平的進一步研究,不僅抗病毒因子抑制LINE?1 活性,許多病毒表達的蛋白也參與LINE?1活性的調(diào)控。
艾滋?。ǐ@得性免疫缺陷綜合征,AIDS)被世界衛(wèi)生組織定義為嚴重威脅人類健康的重要疾病之一,是由 HIV 感染導致[33]。HIV 由 2 條長約 9 800 bp完全相同的正義RNA 單鏈構成,其結構除了位于5'和 3'?末端的 LTR 和編碼結構蛋白的gag、pol、env基因外,還包含幾個重疊的讀碼框,分別為tat、rev、nef、vif、vpr、vpu(HIV?2 中的vpx)。這些基因編碼的蛋白對于HIV 在體內(nèi)的感染均是必不可少的,在對抗宿主天然免疫防御的過程中發(fā)揮重要作用[34?35]。而LINE?1 的逆轉座卻會激活天然免疫調(diào)節(jié),以支持宿主的抗病毒機制。最近的研究發(fā)現(xiàn),病毒感染會調(diào)節(jié)宿主細胞內(nèi)源性LINE?1的逆轉座水平[36?37]??紤]到LINE?1的復制可激活細胞內(nèi)IFN 及后續(xù)抗病毒因子的表達,如果HIV 編碼的蛋白具有抑制LINE?1 活性的功能,將是非常合理的。事實上,已經(jīng)有不止一種HIV蛋白被證明是LINE?1調(diào)控因子。
2.1 HIV?1 Nef對LINE?1逆轉座活性的抑制作用
2.1.1 HIV?1 Nef 蛋白的功能 Nef 作為 HIV 蛋白之一,是大小約27 kD 的豆蔻?;亩喙δ艿鞍?,存在于細胞質(zhì)和細胞膜上。此前,人們已知Nef蛋白至少可發(fā)揮4 種功能:①下調(diào)細胞表面CD4 蛋白水平;②下調(diào)細胞表面Ⅰ型組織相容復合物(major histoco?mpatibility class I,MHC?I)水平;③調(diào)控細胞信號傳導及活化[38];④介導一種抗病毒絲氨酸整合因子(se?rine incorporator,SERINC)家族蛋白的降解[39]。通過這些功能,Nef可顯著提高HIV 子代病毒的產(chǎn)量及對靶細胞的感染性[40]。
2.1.2 HIV?1 Nef通過兩種機制間接抑制LINE?1活性最新研究表明,Nef 還是一種有效的LINE?1 逆轉座的抑制因子[41]。且 Nef 介導的 LINE?1 調(diào)控似乎與上述 4 種功能無關。首先,Nef可抑制 LINE?1 5'UTR 啟動子的活性,降低了LINE?1 RNA逆轉錄和隨后LINE?1蛋白表達的效率。但Nef 并不與LINE?1 5'UTR 發(fā)生直接的接觸。其次,Nef的存在可顯著影響ORF1p與LINE?1 RNA 間的相互作用,從而破壞 LINE?1 RNP的形成或完整性,達到抑制LINE?1 活性的目的。然而,Nef 與 ORF1p 或 LINE?1 RNA 之間同樣不存在結合的現(xiàn)象。表明Nef 對啟動子活性以及RNP 穩(wěn)定性的影響很可能并非特異性的靶向LINE?1,而是具有更廣譜的作用。
研究還發(fā)現(xiàn),Nef 蛋白序列上第二位的甘氨酸(G2)是其調(diào)控LINE?1 活性所必須的氨基酸殘基[41]。G2 是Nef 蛋白形成豆蔻?;谋匾獨埢?,而豆蔻?;瘎t可以將Nef蛋白插入細胞內(nèi)的各種膜結構上,改變Nef 在細胞內(nèi)的定位。值得注意的是,Nef 調(diào)控LINE?1 活性的兩種機制均需要Nef 形成豆蔻?;慌c之相符的是,G2A突變可嚴重削弱Nef抑制LINE?1復制的能力,同時Nef G2A 突變體也不再能夠有效抑制LINE?1 刺激IFN 產(chǎn)生的現(xiàn)象。結合上述結果,Nef 通過發(fā)生豆蔻酰化將自身定位在細胞內(nèi)的膜結構上,并通過間接機制抑制LINE?1 5'UTR 的啟動子活性并破壞ORF1p與LINE?1 RNA之間的相互作用,最終實現(xiàn)調(diào)控 LINE?1 活性及 LINE?1 介導的固有免疫活化水平。
2.2 HIV?1 Vpr對LINE?1逆轉座活性的抑制作用
2.2.1 HIV?1 Vpr 蛋白功能 Vpr 是 HIV?1 中一種大小約14 kD 的蛋白,通過與HIV 結構蛋白Gag 相互作用被主動包裝進病毒粒子。Vpr 通過不同途徑作用來支持HIV?1 的復制:誘導共濟失調(diào)毛細血管擴張突變基因 Rad3 相關激酶(ataxia?telangiectasia and rRad3?related,ATR)的 DNA 損傷反應(DNA damage response,DDR),從而導致細胞周期停滯在G2 期,進而促進病毒復制;在HIV?1 感染單核細胞衍生的樹突狀細胞(monocyte?derived dendritic cells,MDDC)和巨噬細胞的過程中,如缺乏Vpr,HIV?1 的復制則會減弱[42]。
2.2.2 HIV?1 Vpr抑制LINE?1逆轉座 在之前的報道中,觀察到滯留于G1、S、G2 或 M 期的細胞中LINE?1逆轉座活性被抑制,表明LINE?1 逆轉座需要在正常分裂的細胞中進行。在受阻細胞中,LINE?1 轉錄本的水平普遍顯著減少,轉錄抑制是LINE?1 逆轉座活性減小的主要原因[43]。HIV?1 Vpr 會影響宿主細胞分裂,使宿主細胞周期滯留在G2 或M 期。這似乎與觀察到的Vpr抑制LINE?1復制的現(xiàn)象相吻合。研究發(fā)現(xiàn),HIV?1 Vpr 并不抑制 LINE?1 的轉錄過程,證明Vpr是在LINE?1完成轉錄后才抑制其活性。表明雖然在停滯的細胞中LINE?1 也可完成轉錄過程,但完整的LINE?1 逆轉座需要在正常分裂的細胞中進行。該研究還發(fā)現(xiàn),獨立于上述機制之外,Vpr 還可與LINE?1 ORF2p 發(fā)生相互作用并抑制ORF2p 的逆轉錄酶活性。與此同時,與ORF2p的結合還使得Vpr借此附著在LINE?1 RNP上,顯著抑制LINE?1 RNP的功能,進一步抑制LINE?1的逆轉座活性[44]。
2.3 HIV?2 Vpx 對逆轉錄元件 LINE?1 活性的促進作用
2.3.1 HIV?2 Vpx 蛋白功能 Vpx 最早發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)于1988年,是 HIV?2 和某些猴免疫缺陷病毒(simian immunodeficiency virus,SIV)所獨有的[45]。Vpx 通過拮抗宿主限制因子SAMHD1 促進HIV?2 在巨噬細胞、原代CD4+T 細胞和樹突狀細胞等免疫細胞中的復制,并通過不斷增加HIV?2逆轉錄產(chǎn)物cDNA 的積累,突破免疫細胞內(nèi)專有的抗病毒防線[46]。Vpx還是一種天然免疫激活的抑制因子。STING 信號小體通過激活干擾素調(diào)節(jié)因子3(interferon regulatory factor 3,IRF3)或核因子活化 B 細胞 κ 輕鏈增強子(nuclear factor kappa?light?chain?enhancer of activated B cells,NF?κB)來誘導各種天然免疫基因的表達,而Vpx 則可在多種類型的細胞中選擇性地抑制cGAS?STING誘導的NF?κB信號來抑制天然免疫水平[47]。
2.3.2 HIV?2 Vpx 促進 LINE?1 逆轉座活性 目前已有報道認為,Vpx 蛋白可促進LINE?1 的逆轉座活性[48]。此前曾提到,Vpx 通過下調(diào)宿主 SAMHD1 蛋白的表達水平來協(xié)助HIV?2 或SIV 感染巨噬細胞等免疫細胞。作為抗病毒因子的SAMHD1同樣具有調(diào)控 LINE?1 活性的能力。研究證實,SAMHD1 可通過下調(diào)LINE?1 ORF2p 蛋白的表達水平,破壞LINE?1 RNP 的穩(wěn)定性,從而阻斷LINE?1 對基因組的剪切及逆轉錄過程[32]。而通過介導SAMHD1 蛋白的降解,Vpx 也消除了 SAMHD1 對 LINE?1 的抑制,因此間接實現(xiàn)了對LINE?1活性的促進[32]。
近期的研究表明,Vpx 還可能會通過破壞人類中心沉默復合物(the human silencing hub,HUSH)來促進LINE?1 的逆轉座。HUSH 復合物可選擇性地與位于常染色質(zhì)區(qū)域內(nèi)具有復制活性的、全拷貝LINE?1相結合。隨后,HUSH 可通過促進組蛋白H3 發(fā)生K9 位的三甲基化(histone H3K9 trimethylation,H3K9?me3)來沉默LINE?1的轉錄過程,以此限制LINE?1的表達[29]。與此同時,HUSH 還可抑制靈長類免疫缺陷病毒(如HIV?1、HIV?2 和SIV)的逆轉錄。而為了支持病毒的復制,HIV?2 或 SIV 的 Vpx 作為接頭蛋白通過與DDB1和CUL4相關因子1?cullin4A/B(DDB1 and CUL4 associated factor 1?cullin4A/B,DCAF1?CU?L4A/B)E3泛素連接酶相結合的方式,來降解HUSH復合物以增強病毒感染[49?50]。表明對 HUSH 復合物的破壞很可能是Vpx 促進LINE?1 活性的另一種途徑。已有研究顯示,Vpx的表達會導致內(nèi)源性LINE?1 ORF1p表達增強[48]。綜上所述,HIV?2 Vpx確實會促進LINE?1的活性。
3.1 乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)與LINE?1 HBV 感染是引起人類肝細胞癌(hepatocellular carci?noma,HCC)最常見的病因[51]。有研究顯示,LINE?1在肝細胞癌中是一個重要的突變源,可降低體細胞的腫瘤抑制能力[52]。在此基礎上可以推測,如果HBV 可改變LINE?1 的生物學特性,就可能會促進HBV感染的肝細胞病變發(fā)展為肝細胞癌[53]。
有研究發(fā)現(xiàn),HBV 聚合酶(polymerase,Pol)在調(diào)節(jié)LINE?1 逆轉座方面具有新的功能與活性。HBV Pol 通過與 LINE?1 ORF1p 的相互作用和抑制 LINE?1 5'UTR區(qū)域,來顯著抑制LINE?1逆轉座[54]。另外,還有報道發(fā)現(xiàn),多種HBV 蛋白均可參與調(diào)節(jié)LINE?1活性,表明LINE?1在HBV 介導的肝細胞癌發(fā)生中起到關鍵作用[52,55]。
3.2 HBx?L1 嵌合轉錄本 HBV 感染的一個關鍵點是將HBV 序列整合至宿主基因組中,這與肝細胞癌的發(fā)生、發(fā)展有直接關系。HBx 是HBV 最重要的整合蛋白[55],同時與多種宿主因子在腫瘤相關的生物學途徑中密切相關[52]。流行病學研究表明,HBx 是HBV 發(fā)揮作用的核心功能蛋白,其在HBV 感染的肝細胞病變發(fā)展成肝細胞癌的過程中起重要作用[56?57]。最近的測序結果表明,HBV 對于人類基因組的插入并非隨機,其插入位點多位于LINE?1 的重復非編碼序列附近,因此,除直接調(diào)控LINE?1 活性外,HBV 可能還會在其他方面與LINE?1 存在某種關聯(lián),而HBx極可能是形成這種關聯(lián)的橋梁[53]。
目前有報道發(fā)現(xiàn),HBx 與 LINE?1 可在基因水平上發(fā)生融合。在HBV 感染過程中,其可將編碼HBx的基因插入至染色體8p11上的LINE?1序列中,產(chǎn)生的HBx?LINE?1 嵌合轉錄本具有致癌性。在對HBV陽性的肝細胞癌細胞株測序時發(fā)現(xiàn),23.3%的肝細胞癌細胞株中均可檢測到HBx?LINE?1 嵌合轉錄本[52]。Wnt/β?Catenin 信號通路與肝細胞癌的發(fā)生相關[58]。HBx?LINE?1 嵌合轉錄本作為一種長非編碼 RNA 發(fā)揮作用,通過激活 Wnt/β?Catenin 信號通路來促進肝細胞癌的發(fā)展[52]。
LINE?1 作為人體細胞中唯一已知具有復制活性,可自主轉座的逆轉錄元件,不僅為基因組提供了進化的動力,同時也由于其造成了基因組的不穩(wěn)定性導致多種疾病的產(chǎn)生。LINE?1對于免疫系統(tǒng)也具有重要意義,其中對細胞的抗病毒天然免疫起到關鍵的激活、調(diào)控作用。本文主要闡述了3 種HIV 蛋白 Nef、Vpr 和 Vpx 對 LINE?1 逆轉座活性的影響,以及 LINE?1 與 HBV 蛋白 HBx 形成的特殊的 HBx?L1 嵌合轉錄本。
HIV?1 Nef 和 Vpr 對 LINE?1 逆轉座活性起抑制作用。Nef 通過抑制LINE?1 5'UTR 啟動子的活性和影響ORF1p 與LINE?1 RNA 間的相互作用來達到抑制LINE?1 活性的目的;Vpr 則通過誘導細胞周期停滯和抑制ORF2p 介導的逆轉錄酶活性來抑制LINE?1 逆轉座。一方面,LINE?1 是激活宿主天然免疫的最基本單位,IFN介導的抗病毒反應又是宿主抵抗病毒感染的核心[59]。IFN 能夠誘導干擾素刺激基因(interferon?stimulated genes,ISGs)的表達,產(chǎn)生多種有效的抗病毒限制因子抑制HIV 復制。表明抑制LINE?1 逆轉座活性即為對細胞內(nèi)IFN 水平的抑制,可以一定程度上幫助HIV 逃避宿主天然免疫的防御。另一方面,如果LINE?1 將新的拷貝插入至整合在宿主基因組的HIV?1 基因中或感染細胞生存所必需的基因中,則可能導致HIV?1 無法產(chǎn)生子代病毒或感染細胞被破壞。因此還可推測,抑制LINE?1 的逆轉座活性相當于限制LINE?1 新拷貝的插入,以保護自己的基因組和感染細胞的基因組免受突變。綜上所述,抑制 LINE?1 逆轉座活性對HIV?1 的復制與傳播起促進作用。
然而HIV的感染過程對LINE?1的活性并非是一個抑制的過程。相反,此前有研究認為,HIV 的感染在總體上對LINE?1 的逆轉座是一個促進的作用[60]。表明HIV對LINE?1活性的影響極可能是一種動態(tài)的過程,同時存在促進和抑制的調(diào)控機制。Vpx 促進LINE?1活性的現(xiàn)象正是這一推論的具體體現(xiàn)。HIV?2 Vpx 通過下調(diào)病毒限制性因子SAMHD1 和HUSH復合物來促進LINE?1逆轉座。推測HIV的某個感染或復制步驟需要LINE?1的參與,或者可以受到LINE?1的促進作用。對這一步驟及相關機制的解析有望提供新的抗HIV 藥物的靶點,對于HIV 的預防及治療具有重要意義。
另外,本文還闡述了HBV 抑制LINE?1逆轉座活性,和 LINE?1 與 HBV 蛋白 HBx 相互作用的形式,即形成了特殊的HBx?LINE?1 嵌合轉錄本。需要特別強調(diào)的是,HBx?LINE?1 無需被翻譯成蛋白,僅以長非編碼RNA的形式即可促進癌癥的發(fā)展。雖然HBx?LINE?1 嵌合轉錄本在肝細胞癌發(fā)生、發(fā)展中的確切作用方式尚需更詳細的探究,但LINE?1 的轉錄調(diào)控可能成為治療HBV 相關肝細胞癌的新突破口,為新的治療方法開辟道路。
綜上所述,病毒蛋白與LINE?1 間的相互作用展現(xiàn)出了多種多樣的生物學活性,其中有些會保護宿主抵御病毒的進一步感染,有些則會引起更嚴重的疾病。未來需要以對病毒蛋白調(diào)控LINE?1 活性的機制進行更多更深入的研究,以消除其中的負面作用并增強正面的保護效果為目標,為針對相關感染和疾病的藥物研發(fā)提供新的分子基礎和作用靶點。
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