乙型肝炎病毒(HBV)共价闭合环状DNA(cccDNA)导致病毒的持续和复发,但宿主先天免疫系统如何应对cccDNA仍然鲜为人知。
2024年11月5日,山东大学武专昌及马春红共同通讯在Advanced Science 在线发表题为“DNA Sensor ABCF1 Phase Separates With cccDNA to Inhibit Hepatitis B Virus Replication”的研究论文。该研究基于cccDNA-肝蛋白相互作用分析,DNA传感器ATP结合盒亚家族F成员1(ABCF1)被鉴定为一种新型cccDNA结合蛋白和HBV复制的宿主限制因子。
从机制上讲,ABCF1通过KKx4基序识别cccDNA,并通过N端内在无序低复杂度结构域(LCD)的聚谷氨酰胺(PolyQ)区域形成相分离缩合物。随后,ABCF1-cccDNA相分离不仅激活I/III型干扰素(IFN-I/III)途径,而且还阻止PolII在cccDNA上积累以抑制HBV转录。反过来,为了维持病毒复制,HBV通过HBx介导的SRY-box转录因子4(SOX4)泛素化和降解来降低ABCF1的表达,导致SOX4介导的ABCF1转录上调出现缺陷。总之,该研究表明ABCF1与cccDNA相互作用形成相分离,双重驱动先天免疫信号传导和HBV转录抑制。这些发现为理解宿主对cccDNA的防御提供了新的见解,并提供了一种新的有希望的HBV感染治疗策略。
慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染是肝硬化和肝细胞癌(HCC)的主要原因,每年全球有超过880,000人因此死亡。共价闭合环状DNA(cccDNA)是驱动HBV复制的唯一转录模板,在停止治疗后病毒持续存在和复发中起着至关重要的作用。因此,清除核内cccDNA是治愈HBV的最终目标。然而,cccDNA以稳定的微染色体形式存在,对现有的抗病毒药物具有抵抗力,这使得实现治愈HBV的最终目标更加困难。最近的临床数据估计,cccDNA的周转时间相对较短,只有几个月,通过耗尽cccDNA池并结合抑制HBV复制的策略,有可能实现治愈HBV。因此,探索有助于cccDNA感应和HBV复制抑制的新型宿主因子至关重要。人们普遍认为先天免疫激活可以有效抑制HBV复制并消除cccDNA。然而,HBV被认为是一种“隐形”嗜肝病毒,不会引发强烈的IFN-I/III反应,并通过多种途径绕过先天免疫识别。细胞质模式识别受体(PRR),例如视黄酸诱导基因I(RIG-I)和黑色素瘤分化相关蛋白5(MDA5),可感知HBVRNA并激活IFN-III反应以抑制HBV复制。干扰素诱导蛋白16(IFI16)可感知HBV cccDNA并诱导IFN产生。此外,除了先天免疫识别之外,PRR还可作为直接的抗病毒因子发挥作用。RIG-I可抵消HBVP蛋白与pgRNA的相互作用以抑制病毒复制,而IFI16可促进HBV cccDNA的表观遗传抑制。然而,据报道,RIG-I、IFI16和其他PRR被HBV抑制。IFN-α是唯一一种可以诱导长时间抑制cccDNA转录的获批药物。然而,只有20-40%的慢性乙型肝炎(CHB)患者在接受48周的IFN-α治疗后实现HBeAg血清转化。因此,识别能够识别cccDNA并以IFN-α以外的方式促进HBV抑制的DNA传感器将大有裨益。
ABCF1作为cccDNA结合蛋白激活先天免疫信号(图源自Advanced Science )液相分离(LLPS)已成为组织细胞生物过程的基本原理,并在先天免疫和病毒生命周期中发挥重要作用。DNA病毒(如疱疹病毒、乳头瘤病毒或腺病毒)的复制发生在核内包涵体(IB)中,后者是由LLPS形成的无膜球形结构。病毒DNA与cGAS结合会诱导形成液体状凝聚物,从而促进cGAS活性和cGAMP产生。同样,DNA传感器IFI16与病毒DNA结合以启动丝状LLPS并诱导产生抗病毒细胞因子。相反,cGAMP的过量产生会诱导内质网(ER)上干扰素基因刺激物(STING)凝聚物的形成,从而防止先天免疫反应过度激活。尽管人们逐渐认识到病毒感染过程中相分离的重要性,但LLPS是否在HBV介导的先天免疫和cccDNA抑制中发挥作用仍不清楚。ATP结合盒亚家族F成员1(ABCF1)是ATP结合盒(ABC)转运蛋白家族的成员,之前被确定为一种潜在的DNA传感器,可与dsDNA结合并调节先天免疫反应和逆转录病毒感染。与其他ABC蛋白不同,ABCF1缺乏跨膜结构域,位于细胞质和核质中,并调节许多细胞过程和疾病。ABCF1蛋白含有一个与真核起始因子2相互作用的N末端结构域和结合并水解ATP的C末端核苷酸结合结构域NBD1和NBD2。近期,ABCF1的N末端结构域被预测为高度无序的低复杂度结构域(LCD),这有助于它与SRY-box转录因子2(SOX2)相互作用并以液-液相分离(LLPS)的方式转录激活多能性基因。然而,ABCF1是否参与HBV识别和抑制仍不清楚。在本研究中,基于全细胞的肝cccDNA结合蛋白的筛选,作者鉴定出ABCF1是一种新型的cccDNA结合因子和HBV复制的宿主限制因子。从机制上讲,ABCF1通过KKx4基序感知cccDNA,通过其LCD结构域中的多聚谷氨酰胺(PolyQ)与cccDNA形成相分离的缩合物,从而激活先天免疫信号并阻止RNA聚合酶II(PolII)募集到cccDNA。作者的研究结果为cccDNA调控提供了新的见解,可能有助于开发新的HBV治疗策略。
参考消息:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202409485
