病毒的致瘤机制

 

人乳头瘤病毒为例

HPV能引起人类皮肤和粘膜的多种良性乳头状瘤或疣，某些型别感染还具潜在的致癌性。HPV与生殖道肿瘤的发生有密切关系，并与口腔、咽、喉、气管等处的乳头状瘤和皮肤的疣等良性病变有关，其中与宫颈癌发生的关系最引人关注。随着分子生物学和分子流行病学的迅速发展，病毒感染与肿瘤的关系受到广泛重视。自Durst等应用核酸杂交技术在宫颈癌组织中检测到HPV16型和18型DNA以来，众多学者从临床到分子生物学等不同方面对HPV与宫颈癌的相关性进行了大量研究。其与宫颈肿瘤的病因学关系也日益明了，WHO于1992年宣布HPV是引起宫颈癌的首要因素,是仅次于乙肝病毒与肝癌相关强度的一个病毒致癌因子。

 

E5蛋白  

    HPV16的E5蛋白是一个含84个氨基酸的疏水膜蛋白，主要散在分布在内质网及高尔基体上。HPV16E5不能永生化原始的人角质细胞C；但能协同E6和E7，发挥很重要的补充作用。 

 

    E5蛋白主要生物活性是通过结合溶酶体ATP酶上16 kD的脂蛋白l2o J，抑制H 通过，使EGFR降解受阻，EGFR数目增多，EGF与EGFR作用后所激活的各种信号通路兴奋时间延长。如表达HPV16E5的细胞在予以EGF后，可观察到MAP激酶活性增强，C·Fos和C-Jun的表达增加。这提示E5可能通过MAP激酶途径来发挥其致癌作用。大多数HPV的上游调节区域包括AP．1的结合位点，并存在于表达E5的细胞中，由于C．Fos和C—Jun的表达增加，HPV的上游调节区启动子转录水平有所增加，因此HPV E5蛋白对于E6和E7蛋白的产生非常重要。另外，EGF是人角质细胞通过G 期所必需的细胞因子，E5的活性提示它可通过EGF来促进细胞周期进展。

 

   　HPV11和16 E5蛋白在N1H3T3细胞株中能抑制p21抑癌基因的表达，并使人角质细胞永生化。提示p21基因的表达受抑可能是癌基因所介导的生长刺激的机制之一[21]。

 

E6蛋白

    　E6蛋白是一个含151个氨基酸的蛋白，包括2个锌指状结构。E6蛋白能有效地使人乳腺上皮细胞永生化，与E7协同作用使人包皮角质细胞(HFK)永生化。

 

　　E6的主要功能是通过与p53和一种泛素连接酶E6．AP形成复合物，使p53泛素化分解而失去作用。E6还能通过将p53阻滞在胞浆内来阻止p53作用。E6对p53的抑制作用在HPV感染过程中非常重要，因为HPVE7单独表达时，可以提高p53含量；HPVE2能诱导依赖p53的凋亡作用。p53升高以及诱导依赖p53的凋亡很可能在病毒复制前即可杀死感染细胞。表达E6的细胞能阻滞p53所诱导的细胞周期停滞及凋亡，因此，E6对p53的作用是增殖感染的重要部分，它的这一功能使有基因异常的细胞得以持续增殖。有文献报道，HPV16E6蛋白能通过抑制p53的联合兴奋因子CBP／p300来抑制p53的作用。由于p3O0，CBP的一些目标基因参与细胞因子及免疫信号的产生，如IL-6，IL-8。HPVE6对0300／CBP的抑制作用，是HPV感染的免疫抑制机制之一

 

    除了与p53作用，HPV18E6还能通过E6-AP蛋白泛肽作用降解凋亡前蛋白Bak，这种与Bak的作用可能是不依赖p53的凋亡抑制作用。另有实验表明E6通过形成C—myc—E6一E6．AP复合物来阻止C．myc所介导的凋亡，以保证病毒感染的持续存在。

 

    与E7类似，E6同样也能绕过多种细胞周期负性因子的调控，如pl6和p27所致的G 期细胞周期停滞，使细胞进入DNA合成期(S期)。[22-25]

 

E7蛋白  

 

    E7蛋白是包括98个氨基酸的磷酸化核酸蛋白，共分为3个功能区CR1，CR2，CR3。E7通过位于c末端的锌指状结构形成二聚体；N末端的CR1和CR2区对E7蛋白的体外转化有重要作用。E7是HPV的主要致癌蛋白，高危型HPV(16、18、31)E7单独即能使人角质细胞(HFK)永生化。

 

   E7通过CR2区的LXCXE结构特异地与Rb第649—772位氨基酸的口袋结构结合，并释放核转录因子E2F，使细胞进入DNA合成期。有趣的是LXCXE结构的氨基酸序列在许多病毒蛋白及细胞内Rb结合蛋白中亦存在⋯ ，如腺病毒的E1A蛋白、猿病毒40大T抗原(SV40LTAG)、CyclinD和组氨酸去乙酰化酶(HDAC)等。这个区域的高度保守性提示，病毒蛋白与pRb结合在其致病过程中具有重要作用，且E7能与细胞内蛋白竞争结合pRb。最近的研究表明，E7 c末端区域(CR3)能与pRb的第803位氨基酸至第841位氨基酸之间的区域相作用，导致E2F因子游离，游离的E2F因子进入核内，与一系列具有共同特殊序列的基因启动子结合，如C．Myc，C．Myb，CDC．2，腺苷酸激酶，二氢叶酸还原酶和DNA聚合酶．Or．基因，结合后的复合物不仅能诱发DNA复制(S期)所需基因的转录；同时能诱导产生G 期调节因子，包括CyclinA和CyclinE，进一步对pRb磷酸化，导致G 期的调节失控。E7对CyclinE和CyclinA的影响。能延长宿主细胞终未分化时间，有利于病毒自身复制。

 

  高危型HPV和低危型HPV E7与Rb的结合力是不同的E2。这与LXCXE结构附近的序列有关，HPV6E7蛋白第20位氨基酸是甘氨酸，而HPV16E7蛋白在相应位置则为天冬氨酸 。

 

    E7对E2F的影响，除了依赖pRb途径，E7还能直接结合E2F，并兴奋其转录活性E2。E7还能通过结合组氨酸去乙酰化酶复合物(HDAC．1)组成部分Mi2．B来抑制HDAC．1作用E4，HDAC．1能与pRb协作抑制E2F转录因子活性，在细胞周期调控中有重要作用。E7与HDAC之间的作用提供了E7能减弱基因转录抑制的另一个机制。

 

    除了对E2F转录因子的作用，E7能与AP-1(acti．vator protein-1)转录因子家族作用。AP-1转录因子家族包括C-Jun，JunB，C-Fos等，AP-1转录因子介导早期有丝分裂。有研究发现，一方面E7锌指状结构能与C．Jun的第224—249位氨基酸结合，激活细胞周期早期进展基因，在E7转化过程中起重要作用。另一方面E7的LXCXE结构能抑制pRb对C．Jun转录的兴奋，使细胞分化脱离细胞周期进展。HPVE7对细胞分化及细胞周期进展的影响是通过一个复杂的模式进行的。E7还能与一些基本的转录因子结合(如TATA结合蛋白TBP和TBP相关因子-110)来介导它对基因转录的影响。

 

    E7蛋白的表达导致多种细胞周期负性调控的信号失效，包括p53介导的生长停滞，TGF-p介导的生长抑制、p16所介导的细胞周期停滞p21和p27所介导G ／S期阻滞等。体外实验表明，HPVE7能结合并灭活p21，克服p21介导的对CyclinE和CyclinA相关激酶CDK2的抑制，并能阻滞p21对依赖增殖细胞核抗原(PCNA)DNA复制的抑制作用，从而减弱p21的双重抑制作用。由于p21也可不依赖pRb来抑制E2F活性，因此导致p21抑制作用的进一步丧失。尽管E7能使细胞免于p53所介导的细胞周期阻滞，但表达E7细胞凋亡水平升高，这可能与DNA复制末期E7直接与CyclinA作用，导致依赖CyclinA的E2F失活过程的失效有关[26-29]。