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    重大项目“乙型肝炎病毒逃逸免疫反应的细胞和分子机制研究”取得重要进展

    日期 2017-08-02   来源:生命科学部   作者:王璞玥 杜生明  【 】   【打印】   【关闭

    图. 在IFNα作用下,甲基转移酶SETD2调控STAT1甲基化,增强抗病毒效应

      在国家自然科学基金重大项目“乙型肝炎病毒逃逸免疫反应的细胞和分子机制研究”(项目编号:31390431)等支持下,中国医学科学院曹雪涛院士课题组联合中国人民解放军海军军医大学、浙江大学等团队在抗病毒免疫新机制方面取得突破进展,揭示了甲基转移酶在促进干扰素抗病毒效应中的重要功能,研究成果以“Methyltransferase SETD2-Mediated Methylation of STAT1 Is Critical for Interferon Antiviral Activity”(甲基转移酶SETD2通过调控STAT1甲基化增强干扰素抗病毒效应)为题,于7月27日在线发表在Cell上。论文链接:http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30761-4。

      乙型肝炎病毒(HBV)感染严重威胁着人类健康。据世界卫生组织(WHO)报告,全球约有20亿人口感染过HBV,其中有3.5-4亿人为慢性感染。我国是HBV感染高发区,约有7-8亿人曾感染HBV,其中HBV慢性感染者过亿,这些慢性感染者中最终约有15%-25%死于乙肝相关疾病,如慢性肝炎、肝硬化以及肝癌,每年达30万人。乙肝相关疾病严重威胁国人的生命健康并且耗费巨大的医疗资源,全面、深入了解HBV免疫逃逸机制能为临床治疗及药物研发提供理论基础及潜在靶标与新研究方向,对于慢性乙型肝炎的预防与治疗至关重要。

      在HBV的病毒学行为及机体免疫应答过程方面,国内外病毒学家和免疫学家等已经取得了一系列有影响力的成果并推动了乙肝防治临床工作,但是从基础免疫学的角度分析,仍有诸多机制尤其是HBV免疫逃逸机制不十分清楚。比如,目前临床上广泛使用抗病毒天然免疫细胞因子IFNα(I型干扰素)来治疗慢性乙型肝炎,然而干扰素疗法仅对小部分患者有效。干扰素是机体抵抗病毒感染的关键性细胞因子,通过激活胞内JAK-STAT信号通路诱导一系列干扰素诱导性基因(IFN-stimulated genes,ISGs)的表达,从而激活机体的抗病毒能力,为机体建立抵抗病毒感染、维持免疫稳态的重要防线。阐明IFNα介导的抗乙肝病毒感染的免疫调控机制,对提高针对慢性乙肝的IFNα治疗疗效,有重要的临床意义。然而这一信号通路是如何被调控的,尤其是IFNα介导的STAT信号以及ISGs的表达调控机制,仍然不清楚。

      为了探讨HBV感染情况下IFNα信号通路调控的分子机制,曹雪涛教授团队首先构建了感染HBV的HepG2.2.15细胞系。借助于构建好的HBV感染细胞模型,他们对包含有711个已知的表观调控分子的siRNA(小RNA干扰)库进行了高通量筛选,发现了转录因子STAT1甲基化修饰的调控元件SETD2是干扰素通路的一个增强子。动物实验提示,肝脏细胞特异性缺失SETD2的小鼠对HBV感染的抵抗力明显减弱。进一步的研究发现,在IFNα刺激下,SETD2能够直接对STAT1的K525位点进行甲基化修饰,从而稳固STAT1的磷酸化水平,实现增强IFN的抗HBV感染能力。此外,他们还发现SETD2能够选择性催化下游一些特定的ISGs(如ISG15)启动子区域H3K36位点的tri-methylation(三甲基化),从而阐释了SETD2如何能够选择性调控特定ISGs的基因表达的机制。这些工作首次发现了STAT1甲基化修饰的重要调控元件SETD2,找到了STAT1的甲基化修饰位点(K525),从而进一步完善了干扰素效应信号的调控网络,揭示了SETD2分子直接催化信号蛋白STAT1甲基化修饰的新机制,为免疫调控机制的研究提供了新的思路,为HBV以及其他病毒感染性疾病的干预和治疗提供了新的靶点和方向。

      生物大分子的表观修饰对于其生理病理功能有着十分重要的影响。目前已经有多项靶向表观遗传修饰分子的研究进入到临床实验当中。Methyltransferase(甲基转移酶)也成为当前肿瘤和感染领域热门的靶点。比如靶向histone methyltransferases(组蛋白甲基转移酶)的DOT1L和EZH2治疗多种肿瘤已经进入临床研究。此外非组蛋白甲基化(包含赖氨酸甲基化和精氨酸甲基化)修饰也成为近10余年来表观遗传领域的研究热点,有上百个参与细胞内各个重要信号通路的蛋白被报道有甲基化修饰并且具有重要的调控功能。

      曹雪涛院士课题组近年来在表观遗传与抗病毒天然免疫调控的基础研究方面做出了大量工作,例如2016年在Nature Immunology上报道DNA甲基化酶Dnmt3a能促进天然免疫细胞释放IFNα(I型干扰素)以抵御病毒感染等。他们本次报道的工作表明甲基转移酶通过直接靶向转录因子的非组蛋白甲基化从而稳固其磷酸化水平,增强IFNα信号通路作用,不仅在干扰素治疗HBV方面具有基础和应用意义,而且对基因表观修饰研究和信号通路的调控研究思路提供了借鉴,具有较高的理论价值。




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