Cohesin在I型單純皰疹病毒裂解感染中作用機制的研究.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152kb，編碼80個左右的蛋白，是所有病毒中研究最多、最深入的病毒之一。HSV-1可感染上皮細胞并大量復制，通過感覺神經(jīng)節(jié)進入神經(jīng)元而進行潛伏，其DNA環(huán)化并整合到宿主染色體中從而重組宿主細胞的細胞核。HSV-1經(jīng)UV照射皮膚，發(fā)燒發(fā)熱，心理壓力，機體受創(chuàng)傷，重金屬毒性刺激后會重激活從而進入裂解感染期，進入裂解期的病毒DNA可以利用宿主細胞的核苷酸、組蛋白和轉(zhuǎn)錄

2、復制所需的復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，部分會導致病毒性角膜炎和生殖皰疹，造成嚴重的社會和公共衛(wèi)生問題。因此加強對單純皰疹病毒感染機制的研究對眼科疾病和性病等傳染性疾病的預防治療和控制具有重要意義。
　　Cohesin是一種由SMC1、SMC3和兩個kleisin家族蛋白SCC1(Mcd1/Rad21)、SCC3(SA1/SA2)這四種蛋白組成的蛋白復合體。在cohesin復合體

3、中，SMC1蛋白和SMC3蛋白首先都以反向螺旋的二級結(jié)構相結(jié)合，形成一種Ⅴ型的異二聚體，每個蛋白的氨基端與羧基端相結(jié)合構成的二聚體“head”結(jié)構域具有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)構域并與SCC3結(jié)合，形成cohesin環(huán)狀結(jié)構復合體。環(huán)狀復合體的內(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)該復合體的一個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，參與細胞周期調(diào)控，并由此而命名。其對DNA損傷修復和轉(zhuǎn)錄、復制調(diào)控也起著重要的作用。Cohesin功能上的微小破壞都會對人類生長和發(fā)育造成巨大的影響。研究發(fā)現(xiàn)cohesin作為一種拓撲裝置，參與染色體結(jié)構和染色體遠程相互作用的調(diào)控，如loop結(jié)構的形成、啟動子的選擇等。在許多病毒如KSH

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

6、1都能抑制病毒復制中心的形成。在cohesin敲低細胞中HSV-1的感染率下降，且病毒復制區(qū)從彌散到形成明顯foci的成熟過程相較于對照細胞也明顯降慢，這些都表明cohesin對病毒復制中心的形成起著促進作用。Cohesin對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

7、。另外用qPCR觀察敲低cohesin對病毒拷貝數(shù)的影響發(fā)現(xiàn)，Cohesin對HSV-1基因組DNA的復制也起著促進的作用。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可以通過與RNA PolⅡ的有效轉(zhuǎn)錄調(diào)控病毒基因的表達。