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卡波氏肉瘤相关疱疹病毒(KSHV),即人疱疹病毒8型,是一种双链DNA病毒,属于γ疱疹病毒亚科。KSHV与卡波氏肉瘤(Kaposi sarcoma,KS)、原发性渗出性淋巴瘤(Primary effusion lymphoma,PEL)及多中心性Castleman病(Multicentric Castleman disease,MCD)的发生密切相关。KSHV的生活周期包括潜伏期感染与裂解期感染。潜伏期复制时病毒利用宿主细胞的复制机器进行复制,在裂解期复制中,病毒主要依赖其自身编码的复制蛋白进行复制。其中有一个非常重要的蛋白就是KSHV延伸因子PF-8,因为该蛋白可以帮助KSHV病毒自身编码的DNA聚合酶Pol-8因子锚定在DNA模板链上,合成出全长的病毒DNA基因组。研究发现,KSHV病毒聚合酶延伸因子PF-8在分子结构上与人体宿主细胞的PCNA蛋白非常相似,而PCNA蛋白在人体细胞内能和数十种胞内蛋白存在着相互作用,并通过这种相互作用调控功能多种细胞功能,比如苏素化修饰后可以介导同源重组修复机制、单泛素化修饰后可以介导TLS修复机制、多泛素化修饰后可以介导模板转换修复机制。DNA复制过程中染色体断裂的错误修复会导致基因组的不稳定,而大范围的染色体重排(Gross chromosomalrearrangement,GCR)就是一种基因组不稳定现象。在很多肿瘤患者中经常发现GCR。研究发现PCNA与维持细胞染色体的稳定性也有非常密切的关系。多篇文献报道了卡波氏肉瘤出现染色体数量的不正常和染色体重排现象。通过G-banding和FISH鉴定了两个KS肿瘤细胞系的染色体均为非整倍体,包含染色体14和21的缺失。比较基因组杂交发现早期男性KS病人的染色体畸变为Y染色体的丢失,晚期艾滋相关型KS及地方性KS病人还出现染色体16、17、21、X的基因拷贝数改变等。在PEL细胞中也发现了明显的染色体失稳和微卫星失稳现象。而且大量的证据表明裂解期复制在KS的致病中可能发挥了巨大的作用。KSHV是一种致肿瘤病毒,PF-8作为一个和PCNA结构和功能都非常相似的病毒裂解期蛋白,极有可能通过与宿主细胞因子之间的相互作用调控宿主细胞的生物学功能。
本论文第一章内容是文献综述。首先简要介绍了KSHV病毒的发现与致病性、病毒粒子结构和病毒的生活周期,以及当前对病毒致病机制研究取得的一些研究成果。然后综述了PCNA蛋白的发现、结构与功能。最后介绍了人体细胞内发生各种DNA双链断裂(DNA double-suand break,DSB)损伤之后的修复途径,其中着重介绍了非同源末端连接修复途径(non-homologous end joining,NHEJ)、损伤修复与细胞癌变之间的关系以及检测细胞双链断裂损伤的方法。
第二章内容主要介绍KSHV PF-8蛋白通过与宿主Ku70和Ku80的相互作用对宿主细胞DSB修复的影响的研究结果。我们通过GST pull down试验、CO-IP试验以及质谱分析发现,PF-8能够与Ku70和Ku80(即Ku复合体)发生相互作用,而且这种相互作用是依赖DNA双链断裂和DNA双链分子结构的。进一步研究又发现,KSHV PF-8蛋白可以通过与Ku复合体结合的方式影响Ku复合体与其在NHEJ修复途径中的下游因子DNA-PKcs蛋白之间的相互作用,从而影响了人体宿主细胞正常的NHEJ修复机能,延缓了DSB损伤的修复进程。我们的研究还发现,当KSHV病毒进入裂解期之后,能够促使宿主细胞出现大量的DSB。综合上述这两点发现,我们推测,KSHV PF-8蛋白有可能在KSHV病毒对人体的致肿瘤过程中起到了非常关键的作用,本论文的研究结果为认识KSHV的致瘤机制提供了重要数据。
此外,本研究还发现中药来源的天然化合物WKQ-17能减弱KSHV病毒对宿主细胞造成的DSB损伤。KSHV进入裂解期之后会对宿主细胞的DNA造成损伤,继而PF-8蛋白又能够抑制NHEJ修复功能,KSHV有可能会通过这种途径导致KS、PEL和MCD等多种疾病,WKQ-17有可能成为一种抑制KSHV相关疾病的药物。我们还发现WKQ-17具有下调KSHV复制蛋白SSB表达的作用,提示很有可能具有抑制病毒裂解期复制的功效。