HBx在肝癌中的作用

HBx在肝癌发生中的作用姓名：黄瑶学号：2015202040052专业：普通微生物HBx在肝癌发生中的作用摘要：肝癌是中国最常见的一种恶性肿瘤，90%患者存在HBV既往感染史。HBV基因组含有四个ORF，其中一个编码HBx，HBx是最小的一个蛋白质，仅由154个氨基酸组成，但功能多样，与肝病发生和发展的关系最为密切。HBx可以通过转录激活SREBP1和PPAR，诱导肝的脂肪变性；可以通过激活DNA甲基转移酶1，抑制钙黏蛋白E的表达，进而使细胞与细胞之间的粘附性降低；通过诱导c-Myc的表达，促进肝细胞的增生与肿瘤发生。关键词：HBV，HBx，肝脂肪变性，钙黏蛋白E，c-Myc1.前言肝细胞癌是中国人群中常见的恶性肿瘤，死亡率位居癌症发生的第三位，每年因患肝癌引发死亡病例数约为42万，其中90%患者存在HBV(HepatitisBVirus)既往感染史[1]。HBV属于嗜肝脱氧核糖核酸病毒科，全球约有10亿人感染HBV，其中3.5亿人属于慢性感染。我国是肝病大国，仅HBV携带者就达1.3亿，占我国总人口的7%和全球感染HBV总数的30%以上[2]。与HBV相关的肝病发生、发展与传播严重影响我国国民的健康和人民生活水平的提高，制约着社会和经济发展。乙型病毒性肝炎患者常常出现急性肝脏炎症，少数病例病程迁延转为慢性，持续发展演化为肝纤维化、肝硬化，最后可进展为肝癌[3]。中国科研工作者在HBV致病的新机制、新途径以及新的治疗方法的研究中做出了卓越的贡献，如闻玉梅院士研究发现毗哇酮能强化乙肝疫苗的治疗作用，有助于HBsAg转阴;顾建新教授新研究显示HBsAg中LHBs可激活PKCa/Rafl/Src/PI3K/Akt信号通路，引发乙型肝炎向肝细胞癌的转化[4]。但由于HBV病毒的特殊复杂性，病毒基因的准种漂移和序列的异质性等诸多因素，HBV引发肝病发生、发展的复杂多样的分子机制仍函待我们去研究和探索[5]。2.HBV基因结构与特征HBV基因组结构属于不完全闭合的双链环状DNA。其中一条较长的负链含3,020-3,200个核苷酸，可形成完整的闭合环状DNA，另一条较短的正链长1,700-2,800个核苷酸，呈半环状依附于负链[6]。HBV感染肝细胞后，半环状DNA链以负链为模板，并在DNA聚合酶作用下延长，形成完整的环状DNA。HBV基因组可编码四种蛋白，分别为核心区蛋白抗原(HepatitisBcoreantigen,HBcAg;HepatitisBeantigen,HBeAg),DNA聚合酶(HepatitisBpolymerase，HBp)、表面抗原(HepatitisBsurfaceantigen,HBsAg)和x蛋白(HepatitisBxprotein,HBx)[7]。HBc基因位于第1,901-2,450nt之间，编码183个氨基酸组成的HBc蛋白。在其前区1,814-1,901nt之间有87nt组成的序列，被称为前一C区。该C区极易发生突变，使得HBe的分泌水平下降或终止。前一c区基因的突变还与乙型肝炎重症化有关。Be蛋白是前C区域HBc基因编码的前体蛋白经蛋白酶切割后形成的产物。HBp基因介于2,357nt和1,621nt之间，长度为2,496bp，码由832个氨基酸残基组成的DNA聚合酶。该酶不仅具有强大的DNA复制能力，同时也具有强大的逆转录酶的活性。HBs基因为HBV基因中长开放读码框组，包含3个起始点密码子ATG，由此从3个不同的起始密码转录和翻译，形成pre-S1,pre-S2和S等3种不同长度的HBV外膜蛋白成分。S基因的编码产物不仅是病毒颗粒装配中的主要成分，还可以刺激机体产生HBV病毒的中和性抗体，并具有反式作用因子的功能，是HBV疫苗的主要成分。HBx基因位于1,374-1,818nt之间。尽管该基因是HBV基因组中最小的片段，但功能多样，与肝病发生和发展的关系也最为密切，函待深入研究[8]。图1：HBV复制单元和基因组结构3.HBx蛋白结构和功能HBx编码基因长度为465bp，编码154个氨基酸，分子量为17Kd。其中1-20,58-84和120-140位的氨基酸的区段为高度保守区，而在21-57,85-119和141-154等三个区段的保守性较差[9]。HBx蛋白尽管较小，但却是一种多功能的病毒调节因子，可通过调节病毒与宿主细胞基因的转录活性、信号转导、基因毒性应激反应、蛋白质降解等多方面影响HBV复制，诱发肝细胞的增殖与死亡，是促肝细胞转化为肝癌细胞的关键分子[10]。在HBx缺陷型HBV转基因小鼠的血清样本中，HBV的拷贝数显著降低，甚至可完全终止复制，而通过挽救途径将腺病毒包装的HBx感染小鼠，可恢复HBV复制能力，在血清中的HBV的拷贝数也显著增加。对HBV相关肝细胞癌(Hepatocellularcarcinoma,HCC)的临床样本研究也发现85-90%的病例中HBV基因组发生不完全重组，但HBx基因却具有良好的保守性与稳定性。HBx蛋白也能增加小鼠暴露于二乙基亚硝胺等致癌物环境下小鼠催患肝细胞癌的发病率。因此，HBx基因在肝实质细胞的保守和稳定表达可能在HBV介导HCC的病理生理过程中发挥重要作用。2009年利用染色质免疫共沉淀结合基因测序技术发现[IS]HBx可以与转录因子结合间接活化细胞内144个基因的转录调控功能，并影响多个细胞信号通路，如Ras,Raf,c-un,c-myc,MAPK,NF-KB,P53,Jak-Stat,FAK,PKC和Src-PI3K等。HBx转基因小鼠的研究证明，HBx可激活原癌基因Ras和c-myc，阻遏抑制基因P53表达，这可能是HBx介导肝细胞癌发生的主要原因。同时，HBx蛋白参与调控细胞内基因甲基转移酶基因家族(DNAmethyltransferase，DNMT)表达上调，促使钙粘蛋白E-cadherin、细胞周期负调控因子p16INK4A的肿瘤抑制基因甲基化修饰水平升高，E-cadherin和p16INK4A蛋白表达减少，由此促进肝细胞的恶性转化[11]。图2：HBx与宿主细胞相关原件的作用4.HBx诱导肝脂肪变性固醇调节原件结合蛋白1（SREBP1）属于HLH亮氨酸拉链家族的转录因子。SREBP1的前体结合在内质网和核膜上，通过两步切割，SREBP1由膜上释放进入细胞核中，进而形成成熟的蛋白质。到目前为止，两种SREBP1异构体（SREBP1a和SREBPc）已经被确认并描述。通过研究转基因小鼠两种SREBP能够调控肝中脂肪酸的表达，证明两种SREBP1能够增加肝脂肪酸合成相关的基因的表达[12]。PPARs属于细胞核受体超家族的转录因子，在这些转录因子中PPARγ在脂肪细胞分化和基因表达中起着主要的作用。与SREBP1相似，PPARγ能够介导肝脂肪基因的转录。因此PPARγ能够调控脂肪酸的合成、转运和储存，最终倒是肝脂肪酸的形成。一方面，HBx能够增强Akt磷酸化的作用，同时抑制PTEN的表达。Akt磷酸化的增加和PTEN表达的降低能够促进SREBP1的表达并且增强SREBP1活性的增加，从而增加脂肪相关基因的表达，最终导致肝脂肪变性的发生。另一方面，HBx能够增强C/EBPα的表达并且增强C/EBPα的活性。C/EBPα活性和表达量的增加能够增加PPARγ的活性和量的增加，进而导致脂肪相关基因的表达，最终导致肝脂肪变性的发生[13]。图3：HBx诱导肝脂肪变性的形成5.HBx抑制钙黏蛋白E的表达细胞与细胞之间的粘附作用决定了细胞的极性以及能够形成有序的结构称之为组织。而在肿瘤患者中，细胞与细胞之间的粘附性有很大的降低。细胞之间粘附性的减少能够导致癌细胞的次序发生紊乱，进而导致组织结构的改变。钙粘附蛋白E是一个肿瘤抑制基因产物，它的上衣蛋白，连环蛋白，将钙黏蛋白连接到肌动蛋白丝上，从而促进了细胞与细胞之间的粘附性。钙黏蛋白-黏蛋白细胞粘附系统的活性可以通过四种方式而降低，其中一种就是由于DNA甲基化的作用而导致的钙黏蛋白E的表达活性的降低。HBx能够招募DNA甲基转移酶1到钙黏蛋白E基因的启动子上面，是钙黏蛋白基因的发生甲基化作用，减弱了钙黏蛋白E基因的表达活性，从而降低了钙黏蛋白的表达量。当钙黏蛋白表达量降低时，细胞与细胞之间的粘附性降低，细胞紊乱，组织发生病变[14]。图4：癌症患者钙黏蛋白-黏蛋白系统的活性失调6.HBx诱导c-Myc的表达促进细胞增生myc基因家族属于核蛋白类调控基因，已证明其基因产物myc蛋白在许多肿瘤中存在着异常表达，在细胞周期变化、细胞的生长代谢、基因的不稳定性、刺激血管生成、细胞恶性转化、分化及凋亡中起重要的调节作用。c-myc基因是myc基因家族中的重要组成部分，在许多肿瘤的发生、发展过程中起着重要作用，它主要通过对靶基因的转录调控中起着重要的作用。HBx能够促进c-myc基因的表达产生c-Myc蛋白质，c-Myc蛋白质表达量的增加能够促进UBF的表达。当更多的UBP蛋白质结合到rDNA上游调控元件时，RNA聚合酶1就被招募到rDNA上，rDNA表转录翻译产生蛋白质的增加，核糖体的合成因此增加。最终导致细胞增生和肿瘤的发生[15]。图5：HBx诱导细胞增生转化7.小结HBx蛋白虽是HBV产生的最小的蛋白，仅有154个氨基酸，但是其具有多种功能。HBx能够作为一种转录调控因子影响转录，可以抑制钙黏蛋白E的表达从而降低细胞与细胞之间的粘附性，可以抑制宿主细胞内的核苷酸切除修复作用，增加宿主细胞复制的突变率，可以增加体内脂肪的积累等等。本文主要从三个方面介绍了HBx是如何影响肝细胞作用，并且在肝癌中发挥的重要作用。第一是诱导肝脂肪变性，第二是使钙黏蛋白E基因的启动子发生甲基化，从而降低了钙黏蛋白E的表达量，进而降低了细胞与细胞之间的粘附作用，第三是诱导c-Myc的表达，促进rDNA的表达，导致细胞增生的发生。这三种作用都在肝癌的发生中发挥着重要的作用。参考文献[1].陈龙，陈浩平.c-myc对肿瘤细胞生长抑制基因的转录调控.中华肿瘤防治杂志,2006,22:023.[2].徐忠伟.乙型肝炎病毒X蛋白诱发肝细胞恶性转化机制的定量蛋白组学研究.中国人民解放军军事医学科学院，2014.[3].HongTang,NaokiOishi.MolecularfunctionsandbiologicalrolesofhepatitisBvirusxprotein.CancerSci,2006,97(10):977-983.[4].SetsuoHirohashi,YaeKanai.Celladhesionsystemandhumancancermorphogenesis.CancerSci,,2003,94(7):575-581.[5].Jung-OkLee,HyunJinKwun,JinKyuJung.HepatitisBvirusXproteinrepressesE-cadherinexpressionviaactivationofDNAmethyltransferase1,Nature,2005(24):6617–6625[6].BelloniL,PollicinoT,DeNicolaF,GuerrieriF,RaffaG,FanciulliM,etal.NuclearHBxbindstheHBVminichromosomeandmodifiestheepigeneticregulationofcccDNAfunction.ProcNatlAcadSciUSA2009;106:19975–19979.[7].BenhendaS,CougotD,BuendiaMA,NeuveutC.HepatitisBvirusXproteinmolecularfunctionsanditsroleinviruslifecycleandpathogenesis.AdvCancerRes2009;103:75–109.[8].BlumHE,ZhangZS,GalunE,vonWeizsackerF,GarnerB,LiangTJ