热休克蛋白27在病毒感染的作用 本文关键词：休克，病毒感染，蛋白，作用
热休克蛋白27在病毒感染的作用 本文简介：摘要：热休克蛋白２７（Ｈｓｐ２７）是一种结构上高度保守的小热休克应激蛋白，具有多重生物学功能，在调节蛋白质稳态以维持细胞骨架有至关重要的作用。近年来，热休克蛋白（ＨＳＰｓ）在疾病预防和药物开发中取得较大突破，有研究发现在许多病毒感染宿主细胞后，细胞中Ｈｓｐ２７的表达会发生显著变化，表明Ｈｓｐ２７与病
热休克蛋白27在病毒感染的作用 本文内容：
摘要：热休克蛋白２７（Ｈｓｐ２７）是一种结构上高度保守的小热休克应激蛋白，具有多重生物学功能，在调节蛋白质稳态以维持细胞骨架有至关重要的作用。近年来，热休克蛋白（ＨＳＰｓ）在疾病预防和药物开发中取得较大突破，有研究发现在许多病毒感染宿主细胞后，细胞中Ｈｓｐ２７的表达会发生显著变化，表明Ｈｓｐ２７与病毒感染之间有密切关联，但Ｈｓｐ２７在病毒感染中的应用尚不成熟。论文主要介绍病毒感染宿主细胞后，Ｈｓｐ２７通过抑制细胞的自噬、凋亡、干扰素形成及维持病毒复制等发挥其在病毒感染中作用，此方面研究为以ＨＳＰｓ为靶点研发抗病毒药物提供了新思路。
关键词：热休克蛋白２７；病毒感染；自噬；凋亡
热休克蛋白（ｈｅａｔｓｈｏｃｋｐｒｏｔｅｉｎｓ，ＨＳＰｓ）于１９７４年在果蝇唾液腺中被发现，其广泛存在于细胞中，作为细胞内伴侣分子在蛋白质折叠、装配、蛋白酶体降解等多种生物学活动中发挥作用。根据其分子质量和等电点分为Ｈｓｐ１１０、Ｈｓｐ９０、Ｈｓｐ７０、Ｈｓｐ６０、Ｈｓｐ４０、Ｈｓｐ２７和泛素等７大家族，其表达可以被许多环境胁迫条件以及错误的蛋白质折叠所触发，如在病毒感染、高温、缺氧等时，细胞会产生大量ＨＳＰｓ以维持其活性，是一种非特异性、增强机体适应能力的防御性产物。Ｈｓｐ２７作为家族成员之一，为一种多功能蛋白，是细胞应激反应的重要参与者，研究发现其可能与病毒蛋白互动参与病毒复制［１－２］。现阶段ＨＳＰｓ在病毒感染中的作用及机制成为各相关领域的研究热点之一。
１热休克蛋白
ＨＳＰｓ主要由高度保守的氨基端（Ｎ末端区）和具有多变性的羧基端（Ｃ末端区）两部分构成，氨基端为ＡＴＰ的结合位点，羧基端可结合未折叠的多肽。当细胞暴露于病原体、创伤或其他刺激时，ＨＳＰｓ可维持细胞稳态［３］。同时在细胞内物质运输、细胞自噬及凋亡、在抗原呈递中扮演着重要角色。除了其在压力条件下的上调表达和主要作用之外，ＨＳＰｓ还是有效的抗氧化多肽以及Ｆ肌动蛋白动态的关键调节剂，ＨＳＰｓ也是帮助蛋白质折叠和聚集的重要分子伴侣。研究已表明ＨＳＰｓ的磷酸化在病毒感染中具有重要作用，参与病毒蛋白和病毒颗粒的合成［４］，其在抗病毒中的作用及机制研究受到高度重视。１．１Ｈｓｐ２７的结构及功能Ｈｓｐ２７是一种不依赖于ＡＴＰ的小分子热休克蛋白，主要包含α晶体蛋白结构域、ＷＤＰＦ结构域、氨基末端的部分保守序列、羧基末端的灵活结构域，可在生理或应激状态下调节蛋白质的合成、折叠、定位及恢复或清除错误折叠的蛋白［５］。Ｈｓｐ２７还参与调节细胞增殖分化及凋亡［６］和自噬、细胞结构完整性、细胞膜稳定性、细胞迁移［７］、上皮细胞间的黏附、促炎基因的表达、信号转导的调节、ｍＲＮＡ的稳定、细胞周期进程等重要生理过程。在生物体内有２种Ｈｓｐ２７，即构成型和诱导型，生理状态下构成型少量表达，在遇到外界环境刺激时诱导型大量表达，维持细胞内环境稳态［２］。当细胞处于正常代谢和生理调控过程时，也可能产生热休克蛋白类似物（ＨＳＣｓ）。１．２Ｈｓｐ２７的磷酸化Ｈｓｐ２７有３个主要磷酸化位点，分别为１５、７８、８２位点，受ＭＡＰＫＡＰＫ－２激酶和ＭＡＰＫＡＰＫ－３激酶等调节。研究显示，Ｈｓｐ２７磷酸化会改变Ｈｓｐ２７构象，导致Ｈｓｐ２７大寡聚物解离成小寡聚物。在病毒感染过程中，磷酸化和非磷酸化形式的Ｈｓｐ２７都发挥作用［８］。磷酸化的Ｈｓｐ２７参与细胞自噬、凋亡、免疫应答、侵袭等多种过程；而非磷酸化的Ｈｓｐ２７主要结合被错误折叠的蛋白质或已被氧化应激损伤的具有聚集倾向的蛋白质，并将这些蛋白质转移到其他伴侣分子或２０Ｓ蛋白酶体从而发生降解。
２Ｈｓｐ２７在病毒感染中作用
２．１Ｈｓｐ２７在病毒感染中抑制细胞的自噬自噬和热休克反应代表两个功能不同的细胞蛋白质质量控制系统，生物体通过ＨＳＰｓ系统将新生蛋白质转化为其天然构象，并介导响应于各种应激物使细胞中积累的不可逆蛋白质发生降解。病毒感染后会引起Ｈｓｐ２７的显著变化，而Ｈｓｐ２７对蛋白质合成和折叠与自噬驱动的蛋白质降解状态之间存在相互作用和调控［９］。Ｈｓｐ２７的过表达能增加Ｆ肌动蛋白微丝的稳定性，从而阻止细胞骨架的破坏来抑制自噬，利于细胞存活。细胞在一定条件下优先于热休克反应而不是自噬，并且热休克反应可抑制两种系统被激活时的自噬［１０］。部分病毒感染细胞后诱导Ｈｓｐ２７表达上调，抑制自噬小体形成进而抑制细胞自噬来维持病毒复制。刘艳等研究发现Ｈｓｐ２７参与自噬与ＡＫＴ／ｍＴＯＲ途径的磷酸化活性有关，但具体机制还不清楚。另外，一些病毒已进化出针对自噬的逃逸机制［１１］，如双链ＤＮＡ囊膜病毒属的疱疹病毒［１２］携带Ｂｃｌ－２同源物可阻止Ｂｅｃｌｉｎ－１进行自噬的诱导［１３］；Ａ型流感病毒可阻止溶酶体和自噬小体的融合等［１４］。另有研究揭示自噬能促进病毒的感染，在套式病毒和轮状病毒感染细胞后，可在细胞内的自噬泡（双层囊泡）中同时发现相关病毒蛋白和ＬＣ３－Ⅱ的共定位现象，但具体机制还在进一步研究中［１５］。２．２Ｈｓｐ２７在病毒感染中抑制细胞凋亡凋亡是细胞为维持内环境稳定自主性有序死亡的过程，由基因控制的依赖于生物体内半胱天冬酶的细胞死亡形式［１６］。而Ｈｓｐ２７可直接参与调节细胞的凋亡，是细胞内一种重要的抗凋亡因子，在组织细胞的更新代谢中具有不可替代的作用［１７］。病毒感染过程中，细胞凋亡可促进病毒感染后期子代的释放，因此病毒为提高子代病毒产量，通过各种方法来延缓细胞凋亡的发生。已有试验数据显示［１８］，多数病毒感染细胞后，Ｈｓｐ２７蛋白表达明显上调，参与病毒粒子的组装过程，且Ｈｓｐ２７可起到抑制侵染早期细胞凋亡，增加病毒复制时间的作用。Ｈｓｐ２７可抑制细胞膜上的Ⅰ型跨膜蛋白（ｔｙｐｅⅠｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅｐｒｏｔｅｉｎｏｆＴＮＦｆａｍｉｌｙ，Ｆａｓ）与乙型跨膜糖蛋白（Ｆａｓ－ｌｉｇａｎｄ，ＦａｓＬ）结合，达到抑制细胞凋亡的目的。当细胞受外界影响时，可刺激胞膜上的Ｆａｓ受体，细胞内死亡受体结构域构象发生变化，Ｆａｓ相关死亡蛋白（Ｆａｓ－ａｓｓｏｃｉａｔｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎｗｉｔｈａｎｏｖｅｌｄｅａｔｈｄｏｍａｉｎ，ＦＡＤＤ）与之结合，形成Ｆａｓ－ＦＡＤＤ复合物，导致半胱天冬酶ｃａｓｐａｓｅ－８和ｃａｓｐａｓｅ－１０自身激活，启动ｃａｓｐａｓｅ的级联反应，激活下游的ｃａｓｐａｓｅ－３、６、７，导致细胞内结构蛋白和功能蛋白降解；分解Ｂｉｄ蛋白，隔绝ｔＢｉｄ与线粒体之间的联系使细胞凋亡。而病毒感染细胞后，Ｈｓｐ２７被激活，其基因过量表达，Ｈｓｐ２７可阻止ｔＢｉｄ向线粒体转运，阻碍Ｂａｘ和线粒体之间的作用，减少凋亡小体形成来实现抗凋亡的目的，维持病毒子代的产量［１９］。此外，Ｈｓｐ２７还可迁移到细胞核与死亡域相关蛋白相互作用，阻止其向细胞质转运而抑制凋亡；Ｈｓｐ２７还能抑制Ａｓｋ／ＪＮＫ通路干扰线粒体中细胞色素Ｃ释放与ｐｒｏ－ｃａｓｐａｓｅ－９相互作用，抑制其激活发挥抗凋亡的作用［２０］。２．３Ｈｓｐ２７在病毒感染中维持病毒复制病毒蛋白与宿主细胞蛋白相互作用招募宿主核苷酸、氨基酸、膜蛋白等调节病毒基因组复制、蛋白翻译以及组装和释放。在病毒侵入宿主后诱导产生的ＨＳＰｓ可与病毒的逆转录酶结合，促进ＤＮＡ聚合酶与ＲＮＡ配体间核糖核蛋白复合物的形成，这一复合物在病毒装配及通过蛋白引物机制对ＤＮＡ合成起始动作用，为病毒复制早期所必需，这揭示了ＨＳＰｓ与病毒复制密切相关。研究发现ＨＳＰｓ具有黏附作用，定位于细胞表面，病毒利用其这一特性增加对宿主细胞的黏附［２１］。多种病毒感染宿主细胞后，可在核中形成富含分子伴侣的结构域（ｖｉｒｕｓｉｎｄｕｃｅｄｃｈａｐｅｒｏｎｅｅｎｒｉｃｈｅｄ，ＶＩＣＥ），在病毒的复制过程中发挥重要作用。ＶＩＣＥ区域内包含多种ＨＳＰｓ，非修饰形式的Ｈｓｐ２７位于邻近ＶＩＣＥ的细胞核和胞质中，而磷酸化的Ｈｓｐ２７只存在于胞质中［２２］。Ｈｓｐ２７的磷酸化是病毒聚合酶核定位所必需的，不同寡聚形式的Ｈｓｐ２７可与错误折叠或氧化的蛋白质结合，将其转运到其他分子伴侣系统（Ｈｓｐ７０或Ｈｓｐ９０）重新折叠进行重塑，这种转移蛋白质以供其他分子伴侣进行重塑或重新折叠的能力是Ｈｓｐ２７所独有的。病毒感染细胞后利用Ｈｓｐ２７这一特性来完成病毒ＤＮＡ的复制、装配和基因组的包装，当细胞耗尽的所有形式的Ｈｓｐ２７后，病毒的复制会显著减少。另有研究表明，Ｈｓｐ２７的持续高水平表达可抑制病毒蛋白Ｒ（ｖｉｒａｌｐｒｏｔｅｉｎＲ，Ｖｐｒ）诱导的细胞周期停滞在Ｇ２期，进一步说明Ｈｓｐ２７在病毒复制中的作用［２３］。２．４Ｈｓｐ２７在病毒感染中抑制干扰素的形成干扰素在机体抗病毒中起着关键作用，而且对于后续特异性免疫的建立有重要影响，所以在病毒和宿主的共进化过程中，病毒会产生或结合辅助因子拮抗干扰素的形成［２４－２５］。ＨＳＰｓ是宿主免疫系统识别的主要抗原，参与对病毒抗原的加工、处理、递呈等过程。李永涛等证明Ｈｓｐ２７能通过ＩＲＦ３和ＮＦ－κＢ两条路径负调控干扰素的信号转导，Ｈｓｐ２７通过Ｋ４８位泛素化降解ＴＲＡＦ３和ＴＲＡＦ６蛋白，进而抑制ＩＲＦ３和ＮＦ－κＢ介导的干扰素的转录与表达。研究表明流感病毒感染后，细胞中Ｈｓｐ２７表达上调，能显著抑制ＩＲＧ－Ｉ和ＭＤＡ５等信号分子所介导的干扰素的合成；同时Ｈｓｐ２７的表达上调还能显著降低ＩＲＦ３的磷酸化水平［２６］。Ｈｓｐ２７在不依赖于其自身的磷酸化的状态下，可抑制病毒感染细胞中β干扰素（ＩＦＮ－β）的表达，且呈剂量依赖形式，这可能是通过ＭＤＡ５因子抑制ＩＦＮ－β的表达而实现［２７－２８］。这类研究表明Ｈｓｐ２７在被病毒感染细胞的非特异性免疫中发挥一定作用。
３总结
体外研究表明病毒感染会引起ＨＳＰｓ的变化，许多ＤＮＡ或ＲＮＡ病毒感染不同类型宿主细胞后可诱导Ｈｓｐ２７的表达，同种病毒感染不同细胞后其表达水平也存在差异，部分病毒感染早期Ｈｓｐ２７基因的激活呈病毒依赖性。Ｈｓｐ２７的高表达是细胞自我保护的机制，通过抑制细胞凋亡、自噬，参与免疫应答等生理活动来维持细胞稳态，与抗原呈递和活化密切相关，一定范围内为病毒复制提供有利环境；ＨＳＰｓ在部分病毒的复制过程中有着稳定病毒蛋白、协助病毒入核、激活病毒复制活性的作用。虽已表明Ｈｓｐ２７在病毒感染中发挥着重要作用，但还有许多问题有待深入研究，如在病毒感染后，介导Ｈｓｐ２７变化的关键病毒蛋白有哪些；细胞感染病毒后Ｈｓｐ２７的表达变化及机制还有待深入探索；在病毒复制过程中，Ｈｓｐ２７磷酸化与非磷酸化形式所发挥的具体作用及其在细胞中的定位；在天然免疫中，Ｈｓｐ２７抑制干扰素形成以利于病毒的复制，同时又可增强细胞抗病毒作用参与免疫调节，而Ｈｓｐ２７在两者间的动态平衡过程中发挥何种作用尚不明确；Ｈｓｐ２７是否可通过干预病毒复制而成为一种新的抗病毒靶点药物也有待深入研究。
作者：方娟 伍小松 杨青 单位：湖南农业大学动物医学院 湖南农业大学动物科学技术学院
热休克蛋白27在病毒感染的作用 来源：网络整理
免责声明：本文仅限学习分享，如产生版权问题，请联系我们及时删除。
相关文章