Cohesin在I型單純皰疹病毒裂解感染中作用機(jī)制的研究.pdf

1、Ⅰ型單純皰疹病毒是一種線性雙鏈DNA病毒，屬于α皰疹病毒亞型。其基因組全長(zhǎng)152kb，編碼80個(gè)左右的蛋白，是所有病毒中研究最多、最深入的病毒之一。HSV-1可感染上皮細(xì)胞并大量復(fù)制，通過(guò)感覺神經(jīng)節(jié)進(jìn)入神經(jīng)元而進(jìn)行潛伏，其DNA環(huán)化并整合到宿主染色體中從而重組宿主細(xì)胞的細(xì)胞核。HSV-1經(jīng)UV照射皮膚，發(fā)燒發(fā)熱，心理壓力，機(jī)體受創(chuàng)傷，重金屬毒性刺激后會(huì)重激活從而進(jìn)入裂解感染期，進(jìn)入裂解期的病毒DNA可以利用宿主細(xì)胞的核苷酸、組蛋白和轉(zhuǎn)錄

2、復(fù)制所需的復(fù)合體依次合成病毒的即早期蛋白、早期蛋白和晚期蛋白，HSV-1感染多引起口腔皰疹，部分會(huì)導(dǎo)致病毒性角膜炎和生殖皰疹，造成嚴(yán)重的社會(huì)和公共衛(wèi)生問題。因此加強(qiáng)對(duì)單純皰疹病毒感染機(jī)制的研究對(duì)眼科疾病和性病等傳染性疾病的預(yù)防治療和控制具有重要意義。
　　Cohesin是一種由SMC1、SMC3和兩個(gè)kleisin家族蛋白SCC1(Mcd1/Rad21)、SCC3(SA1/SA2)這四種蛋白組成的蛋白復(fù)合體。在cohesin復(fù)合體

3、中，SMC1蛋白和SMC3蛋白首先都以反向螺旋的二級(jí)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成一種Ⅴ型的異二聚體，每個(gè)蛋白的氨基端與羧基端相結(jié)合構(gòu)成的二聚體“head”結(jié)構(gòu)域具有ATP酶活性，隨后SMC1和SMC3發(fā)揮ATP酶活性水解ATP，使Rad21蛋白橋連SMC1和SMC3的“head”結(jié)構(gòu)域并與SCC3結(jié)合，形成cohesin環(huán)狀結(jié)構(gòu)復(fù)合體。環(huán)狀復(fù)合體的內(nèi)部直徑大約在40nm左右，足以包圍住兩條DNA分子，Cohesin通過(guò)其亞基蛋白的磷酸化、乙?；?、A

4、TP水解等修飾調(diào)控其與染色體的結(jié)合和釋放，早期研究發(fā)現(xiàn)該復(fù)合體的一個(gè)主要功能是作為分裂間期染色質(zhì)和分裂期染色體的重要成分，調(diào)節(jié)姐妹染色單體的結(jié)合與分離，參與細(xì)胞周期調(diào)控，并由此而命名。其對(duì)DNA損傷修復(fù)和轉(zhuǎn)錄、復(fù)制調(diào)控也起著重要的作用。Cohesin功能上的微小破壞都會(huì)對(duì)人類生長(zhǎng)和發(fā)育造成巨大的影響。研究發(fā)現(xiàn)cohesin作為一種拓?fù)溲b置，參與染色體結(jié)構(gòu)和染色體遠(yuǎn)程相互作用的調(diào)控，如loop結(jié)構(gòu)的形成、啟動(dòng)子的選擇等。在許多病毒如KSH

5、V、EBV、HPV等感染宿主細(xì)胞過(guò)程中，cohesin也起著重要的調(diào)節(jié)作用，并且在不同的病毒感染過(guò)程中，Cohesin的調(diào)控機(jī)制不盡相同。HSV-1復(fù)制中心需要宿主染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控相關(guān)的cohesin復(fù)合體的參與，其作用機(jī)制是我們研究的重點(diǎn)。
　　我們通過(guò)研究cohesin復(fù)合體中的兩種核心亞基蛋白SMC1和Rad21對(duì)HSV-1裂解感染的影響，觀察到cohesin可以被HSV-1的復(fù)制中心招募。分別敲低宿主細(xì)胞的SMC1和Rad2

6、1都能抑制病毒復(fù)制中心的形成。在cohesin敲低細(xì)胞中HSV-1的感染率下降，且病毒復(fù)制區(qū)從彌散到形成明顯foci的成熟過(guò)程相較于對(duì)照細(xì)胞也明顯降慢，這些都表明cohesin對(duì)病毒復(fù)制中心的形成起著促進(jìn)作用。Cohesin對(duì)HSV-1裂解基因的轉(zhuǎn)錄也有著重要的影響，在SMC1和Rad21敲低細(xì)胞中，病毒裂解基因轉(zhuǎn)錄的mRNA產(chǎn)物發(fā)生降低，敲低cohesin也推遲了其即早期蛋白和晚期蛋白的合成，表明cohesin有利于病毒裂解基因的表達(dá)

7、。另外用qPCR觀察敲低cohesin對(duì)病毒拷貝數(shù)的影響發(fā)現(xiàn)，Cohesin對(duì)HSV-1基因組DNA的復(fù)制也起著促進(jìn)的作用。ChIP-qPCR研究cohesin敲低前后，RNA PolⅡ和RNA PolⅡ(CTD) ser5p在病毒基因組上結(jié)合的變化，發(fā)現(xiàn)敲低cohesin后病毒基因組上RNA polⅡ的結(jié)合降低而RNA PolⅡ(CTD) ser5p的結(jié)合增加，推斷cohesin可以通過(guò)與RNA PolⅡ的有效轉(zhuǎn)錄調(diào)控病毒基因的表達(dá)。