HCMV UL128的研究进展

韦苇

人巨细胞病毒(human cytomegalovirus, HCMV)即人类疱疹病毒5型(HHV-5), 属β疱疹病毒亚科, 为全长超过240 kb的ds-DNA病毒, 具有严格的种属特异性及细胞特异性。人群中HCMV呈普遍感染, 成人抗体阳性率高达60%～70%, 在某些国家和地区可达100%。HCMV具有潜伏-活化的生物学特性。宫内或围生期感染, 可致胎儿或新生儿畸形、智力低下、发育迟缓、听力丧失、肝脾异常等［1］。目前多数学者认为病毒的毒力、组织细胞嗜性、逃避宿主免疫能力等相关病毒的基因, 可能是决定HCMV感染致病机制的主要内在因素。近年来随着对HCMV与细胞趋化性的广泛深入研究, 发现HCMV编码的趋化因子及其受体类似物能干扰机体正常细胞因子及其受体的生理功能, 有利于病毒在体内的扩散、增殖及建立潜伏感染。HCMV UL128基因可编码一种趋化因子类似物, 近来成为研究HCMV相关趋化作用的主体, 本文就HCMV UL128基因及其编码蛋白的研究进展作一综述。

1 HCMV UL128基因的特点

HCMV UL128基因位点在ULb’区, 有两种基因结构, 一种由3个外显子组成, 全长519 bp；另一种由1个内含子和3个外显子组成, 且内含子位于外显子上游, 全长642 bp。在Gene Bank中, HCMV UL128基因序列号为DQ50784-DQ507865。

孙峥嵘等［2］通过分离HCMV先天感染患儿临床株, 对包括UL128基因在内的一些ULb’区的基因全序列聚合酶链式反应(PCR)扩增、序列测定和分析, 显示在不同HCMV临床株中UL128基因核苷酸及其编码蛋白的同源性分别高达96.0%和96.9%, 这种高度保守的特性是机体免疫压力选择的结果, 对于HCMV在体内复制和播散的完成是必需的。

2 HCMV UL128蛋白的特点

2.1 UL128蛋白参与形成UL131A-128蛋白复合体 研究表明, UL131A-UL128蛋白与病毒包膜蛋白gH/gL形成一个或多个膜蛋白复合体, 帮助HCMV通过内吞作用进入内皮或上皮细胞；HCMV从内皮细胞向白细胞传播的过程中存在短暂的质膜融合过程, 而UL131A-128蛋白中含有跨膜蛋白区域, 具有膜融合的功能, 参与细胞与细胞、细胞与内环境间代谢产物及重要离子的相互转运。

利用基因敲除或siRNA干扰技术, 缺失UL131A-128任一开放阅读框(ORF), 均能显著降低内皮细胞、上皮细胞、树突状细胞的趋化作用。研究证实, 自成纤维细胞或内皮细胞释放的HCMV感染内皮细胞的能力, 与病毒颗粒中的gH/gL/pUL(128, 130, 131A)有关。研究显示, 在人胚肺成纤维细胞中病毒传代＜10次, UL131A-128区无明显突变, 10～40次则逐渐发生突变, ＞40次则以突变体为主。在成纤维细胞中长期繁殖的HCMV毒株, 因选择压力致UL131A-128区发生突变或缺失, 对内皮细胞低趋化。

UL128是感染人单核细胞所必需的, 在其基因序列332位点加一核苷酸A, 构成HCMV突变体, 与单核细胞共培养, 发现细胞核中无立刻早期基因产物, 病毒颗粒不能进入核内, 不能形成gH/gL/UL131A-128五聚体, 病毒复制不能。

2.2 UL128蛋白具有趋化因子的结构和功能特点 趋化因子(chemokine)是一组分子质量8～11 kDa的蛋白集合, 其受体属于七次跨膜的G蛋白偶联受体超家族。趋化因子与其受体结合, G蛋白构型发生改变, 介导相应信号转导途径, 产生效应功能, 直接参与白细胞特别是吞噬细胞和淋巴细胞的游走和活化, 促进相关炎症因子的释放, 参与炎症反应并在其中起着核心作用。趋化因子分4种类型, 涉及本综述的主要是CC型趋化因子, 又称β趋化因子, 主要作用于单核细胞和淋巴细胞, 代表成员有单核细胞趋化蛋白(MCP-1)、巨细胞炎性蛋白(MIP)、T细胞激活性低分泌因子(RANTES)等［4］。

Saederup N等研究发现小鼠CMV编码的钙调素依赖型蛋白激酶(MCK-1)蛋白与β趋化因子类似, 能够促进宿主单核细胞相关病毒血症的发生。MCK-1对人CCR3、MCP-3、RANTES的天然受体有应答, 从而推测, MCK-1在宿主体内可能运用与人CCR3相关结构的趋化因子受体作为其天然受体, 发挥趋化单核细胞功能。Vomaske J等研究发现大鼠CMV r129蛋白(与HCMV UL128蛋白类似)可与大鼠β趋化因子受体CCR3、CCR4、CCR5及CCR7结合, 且若r129基因缺失, HCMV则丧失诱导免疫细胞迁移的功能。HCMV UL128蛋白具体与何种细胞受体结合目前还尚未研究清楚。

研究发现UL128蛋白含有CCL128蛋白在N端的27-28位型趋化因子的4个保守的半胱氨酸结构, 具有β趋化因子的结构特点。利用Transwell趋化性试验发现UL128蛋白对人外周血单个核细胞(PBMC)具有体外趋化功能, 且趋化能力与巨噬细胞炎性蛋白1α(MIP-1α)相当；当UL128蛋白存在时, PBMC胞内Ca2+浓度短暂升高, 说明UL128蛋白具有体外激活PBMC的功能；利用siRNA干扰技术获得的HCMV UL128表达缺陷株感染人内耳感觉上皮细胞-PBMC共培养体系, 与完整的HCMV野生株相比, 白细胞介素(IL)-6、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等炎症因子表达水平明显降低, 说明UL128蛋白可能激活特定的炎症细胞, 促进特定的炎症因子释放, 引起内耳细胞的不可逆损害［3］。体外实验研究还发现UL128蛋白能通过MAPK/ERK途径促进PBMC的增殖。肝、肾、肺、视网膜等HCMV易感组织细胞的损害机制是否也存在趋化因子类似物的作用, 还有待进一步研究。

2.3 UL128蛋白能削弱人趋化因子驱动的单核细胞的迁移研究证实, 利用人工染色体BAC分别编码野生型UL128和突变型UL128, 野生型UL128能够抑制MCP-1、RANTES驱动的单核细胞迁移, 且仅限于是趋化因子驱动的趋化作用；而突变型UL128则无此作用。单核细胞与可溶性重组UL128蛋白共培养, 表现出正常的基本的迁移, 而MCP-1、RANTES驱动的单核细胞迁移率下降约50%。进一步研究发现, HCMV感染前后的单核细胞骨架中的三种重要结构蛋白(肌动蛋白、微管蛋白、波形蛋白)无明显改变；通过对单核细胞表面趋化因子受体CCR1、CCR2、CCR5的检测, 计算阳性单核细胞率, 发现野生型UL128或直接加UL128重组蛋白的单核细胞表面趋化因子受体数目明显减少, 而突变型UL128与单纯未感染的细胞表面受体数相当, 而各组趋化因子受体总数是相等的。说明UL128蛋白削弱趋化因子驱动的单核细胞迁移不是通过改变细胞骨架结构蛋白, 而是通过下调细胞表面相关趋化因子受体来实现的, 且这里的下调是受体分子在细胞中的重新分布, 内化受体分子［4-6］。由此可见,UL128蛋白可以控制炎性细胞的迁移, 使宿主免疫应答有心无力, 促进病毒在体内的播散, 这为病毒免疫逃避机制提供了一条新思路。UL128蛋白还可能与一些特殊的β趋化因子受体(如CCR8)相互作用来影响单核细胞的运动, 或者可能与人正常趋化因子存在竞争性结合相关受体, 有待进一步探索。

综上所述, UL128基因及其编码蛋白在HCMV感染过程中发挥着重要的作用。病毒通过长期的进化所选择出来的保守基因, 决定了其编码的蛋白的重要性。UL128参与HCMV在体内的复制和播散, 参与某些HCMV感染性疾病的病理改变等。对此基因及蛋白的研究可能为HCMV感染的防治开辟新道路, 具有重要意义。