《Nature:新研究揭示EBV病毒诱导人体染色体断裂进而导致癌症产生机制》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2023-04-25
  • 爱泼斯坦-巴尔病毒(Epstein-Barr virus, EBV)很容易通过体液(主要是唾液)传播,如接吻、共用饮料或使用同一食具。因此,EBV也是最普遍的病毒之一,这并不令人惊讶: 世界上90%以上的人口都被感染过,通常是在儿童时期。

    EBV导致传染性单核细胞增多症和类似疾病,不过通常没有症状。大多数感染是温和的,并会消失,但是这种病毒在体内持续存在,变得潜伏或不活跃,有时会重新激活。长期的潜伏感染与一些慢性炎症和多种癌症有关。

    在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员首次描述了病毒EBV如何利用基因组的弱点来导致癌症,同时降低身体抑制它的能力。相关研究结果于2023年4月12日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Chromosomal fragile site breakage by EBV-encoded EBNA1 at clustered repeats”。

    论文通讯作者、加州大学圣地亚哥分校医学院医学、神经科学和细胞与分子医学特聘教授Don Cleveland博士说,这些发现显示了“病毒EBV如何能够诱导人类11号染色体断裂启动一连串的基因组不稳定,从而有可能激活一个导致白血病的致癌基因并使一个主要的肿瘤抑制因子失活。这是首次证实‘脆弱DNA’位点的断裂可以被选择性地诱导。”

    在每个人的基因组或全套基因中都有脆弱的位点,即在复制时更容易产生突变、断裂或缺失的特定染色体区域。有些是罕见的,有些是常见的;所有这些都与失调和疾病有关,有时一些疾病是可遗传的,有时不是,如许多癌症。

    在这项新的研究中,Cleveland及其同事们重点关注EBNA1,这是一种持续存在于感染EBV的细胞中的病毒蛋白。以前已知EBNA1在EBV基因组复制起点与特定的基因组序列结合。这些作者发现EBNA1还与人类11号染色体上一个脆弱位点的EBV样序列簇结合,在这个位点上点,蛋白EBNA1的丰度增加会触发染色体断裂。

    其他先前的研究已表明,EBNA1抑制p53,即一个在控制细胞分裂和细胞死亡中起关键作用的基因。在正常情形下,p53还能抑制肿瘤的形成。另一方面,p53的突变则与癌细胞生长有关。

    在这项新的研究中,当这些作者研究了泛癌症全基因组分析(Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes)项目中属于38种肿瘤类型的2439种癌症的全基因组测序数据时,他们发现携带可检测到的EB病毒的癌症肿瘤显示出更高水平的11号染色体异常,包括100%的头颈癌病例。

    论文第一作者、Cleveland实验室博士后Julia Li博士说,“对于一种对大多数人类人口无害的无处不在的病毒来说,确定容易发展为潜伏感染相关疾病的高危个体仍然是一项持续的工作。这一发现表明,对EBNA1诱导的11号染色体断裂的易感性取决于对潜伏感染中产生的EBNA1水平的控制,以及每个人在11号染色体上存在的EB病毒样序列数量的遗传变异性。展望未来,这一知识为筛选EBV相关疾病发展的风险因素铺平了道路。此外,阻断EBNA1与11号染色体上的这个序列簇的结合可以用来预防EBV相关疾病的产生。”

    参考资料:

    Julia Su Zhou Li et al. Chromosomal fragile site breakage by EBV-encoded EBNA1 at clustered repeats. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-05923-x.

相关报告
  • 《Nature:这种在90%的人体内潜伏的病毒,引起染色体断裂促进癌症》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-04-21
    • 爱泼斯坦-巴尔病毒(EBV)是世界上最常见的病毒之一,EBV很容易通过体液传播(主要是唾液),例如接吻、共用饮料或餐具。据统计,全世界范围内有90%-95%的人被感染过,通常是在儿童时期就已经被感染。 EBV感染会引起传染性单核细胞增多症或类似疾病,但这通常没有症状表现。大多数EBV感染症状轻微且会消失,但这些病毒却会在体内持续存在并潜伏,又会是会也会被重新激活。近年来,一些研究显示,长期潜伏的EBV病毒与一些慢性炎症和多种癌症有关,还有研究发现,EBV可能是多发性硬化症(MS)的致病因子。 2023年4月12日,加州大学圣地亚哥分校的 Don Cleveland 教授团队在 Nature 发表了题为:Chromosomal fragile site breakage by EBV-encoded EBNA1 at clustered repeats 的研究论文。 这项研究首次描述了爱泼斯坦-巴尔病毒(EBV)是如何利用人类基因组的脆弱位点导致染色体断裂、引发癌症,还同时降低人体抑制癌症能力的。 在每个人的基因组中都有着脆弱位点,这些特定的染色体区域在DNA复制时更容易产生突变、断裂或缺失。这些变化都可能与失调和疾病有关,可能导致遗传疾病,也可能导致癌症。 论文通讯作者 Don Cleveland 教授表示,这项研究揭示了EBV是如何诱导人类第11号染色体断裂并引发一系列基因组不稳定性的,这可能激活导致白血病的致癌基因,并使主要的抑癌基因失活。这也首次证明了如何选择性地诱导脆弱DNA位点的断裂。 在这项最新研究中,研究团队将重点放在EBNA1蛋白上,这是一种持续存在于感染了EBV的人体细胞中的病毒蛋白。之前的研究表明,EBNA1会在EBV基因组复制起始处与特定基因组序列结合。这项研究发现,EBNA1还在人类11号染色体的一个脆弱位点结合了一簇EBV样序列,在那里,蛋白质丰度的增加会引发染色体断裂。 之前有研究显示,EBNA1能够抑制p53基因,而p53素有“基因组守护者”之称,在控制细胞分裂和细胞死亡中起着关键作用。在正常情况下,p53能抑制肿瘤的发生发展,而突变的p53则与癌细胞生长有关。 研究团队还检查了来自全基因组泛癌症分析项目的38种癌症类型的2439例癌症的全基因组测序数据,他们发现,可检测到EBV感染的肿瘤中显示出更高水平的11号染色体异常,尤其是头颈癌病例。 论文第一作者、博士后 Julia Su Zhou Li 表示,对于一种无处不在、对大多数人无害的病毒,识别易患潜伏感染相关疾病的高危人群仍是一项正在进行的努力。这项研究表明,对EBNA1诱导的11号染色体断裂的易感性取决于对潜伏感染中产生的EBNA1蛋白水平的控制,以及每个个体中11号染色体上EBV样序列数量的遗传变异。展望未来,这一发现为筛选EBV感染相关疾病发展的危险因素铺平了道路。此外,阻断EBNA1与11号染色体上EBV样序列的结合可以用来预防EBV相关疾病的发展。
  • 《Cell:新研究揭示EB病毒潜伏感染新机制》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2021-01-25
    • EB病毒(Epstein-Barr Virus, EBV)蛋白EBNA1是EBV能够转化人体细胞并导致癌症的关键因子。在一项新的研究中,来自美国威斯达研究所的研究人员发现了EBNA1的一种新的酶功能。这一发现为抑制EBNA1功能提供了新的适应症,并且为开发治疗EBV相关癌症的疗法开辟了新的途径。相关研究结果于2021年1月21日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Cell-cycle-dependent EBNA1-DNA crosslinking promotes replication termination at oriP and viral episome maintenance”。 EBV在B淋巴细胞中建立终生的、潜伏的感染,可促使不同癌症类型的发展,包括伯基特淋巴瘤、鼻咽癌(NPC)和霍奇金淋巴瘤。 EBNA1是这些癌症的一个有吸引力的靶点,这是因为它在所有EBV相关肿瘤中表达,在肿瘤发生过程中具有重要的活性,而且在人体内没有类似的蛋白。 论文通讯作者、威斯达研究所基因表达与调控项目负责人Paul M. Lieberman博士说,“我们发现了EBNA1的一种酶活性,这是以前从未描述过的,尽管我们为描述这种蛋白的特性付出了巨大的研究努力。我们发现EBNA1具有在DNA复制末期让单链DNA发生交联并产生切口的隐性能力。这可能对其他具有类似隐性酶样活性的病毒和细胞DNA结合蛋白有重要意义。” Lieberman及其同事们还发现,EBNA1中的一个名为Y518的特定氨基酸对这一过程的发生,进而对病毒DNA在感染细胞中的持续存在至关重要。 他们构建出一种突变的EBNA1蛋白,在这种突变蛋白中,这个关键氨基酸被另一个氨基酸替换。他们发现这种突变体不能与DNA形成共价结合,也没有进行单链DNA切割所需的内切酶活性。 在潜伏感染的细胞中,EBV基因组以环状DNA分子或者说附加体(episome)的形式维持,与细胞的染色体一起由细胞中的酶进行复制。当细胞分裂时,两个附加体基因组分配到两个子细胞。 虽然人们知道EBNA1在宿主细胞的分裂过程中介导了附加体的复制和分配,但具体机制并不清楚。这项新研究阐明了这一过程,并描述了这种新发现的EBNA1酶活性是完成病毒基因组的复制和附加体形式的维持所必需的。 论文第一作者、Lieberman实验室研究员Jayaraju Dheekollu博士说,“我们的研究结果表明,人们可以构建小分子来‘捕获’与DNA结合的蛋白,并可能像已知的拓扑异构酶抑制剂那样阻止复制终止和附加体维持。这样的抑制剂可能用于抑制EBV诱导的转化,治疗EBV相关恶性肿瘤。”