2023/5/22 16:59:43 阅读：107 发布者：
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题目：Chromosomal fragile site breakage by EBV-encoded EBNA1 at clustered repeats
期刊：Nature
IF：69.504
发表时间：2023年4月12日
通讯作者单位：加州大学
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-023-05923-x
主要内容：
来自爱泼斯坦-巴尔病毒的一种名为EBNA1的蛋白质已被证明能与人类11号染色体结合并断裂，在基因组中产生不稳定性，可能导致癌症的易感性。
爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）是一种常见的疱疹病毒，也与几种类型的癌症有关，包括淋巴瘤、鼻咽癌和胃癌。该病毒究竟如何影响这些癌症的发展尚不清楚，但已知肿瘤细胞来自表达一小部分EBV蛋白的受感染细胞。事实上，所有类型的EBV相关癌症中唯一表达的病毒蛋白是Epstein-Barr核抗原1（EBNA1），它与病毒DNA中的特定序列结合，使其能够持续存在和复制。这种蛋白直接导致癌症的可能性长期以来一直被提出，并存在争议。作者提出了它如何做到这一点--通过与人类11号染色体上的一个特定区域结合并触发其断裂，从而诱发基因组的不稳定性。
EBV在人体细胞中持续存在终生，并以一种被称为潜伏期的感染形式促进细胞增殖。EBNA1在分裂的细胞中表达，并与EBV基因组中的多个重复序列结合。生物化学和结构研究已经确定了EBNA1的DNA结合域如何与18个碱基对（bp）的复数DNA序列相互作用。该蛋白与病毒DNA结合的能力促使人们研究它是否也能识别宿主DNA中的特定序列，以前对EBV感染的免疫细胞即淋巴细胞的研究已经确定了许多可能的靶序列，但没有明确的共识。其中在11号染色体上，FAM55D和FAM55B基因之间有一簇高亲和力的EBNA1结合点。
Li和他的同事在几个EBV阴性细胞系中表达EBNA1后用显微镜观察，包括原代细胞系（那些新从组织中提取的）和癌症细胞系。他们发现EBNA1在原生细胞系和癌细胞系的细胞核中都高度富集于两个不同的病灶。这些病灶的形成需要该蛋白的DNA结合域，这表明它正在识别宿主DNA中的一个特定序列。
作者将EBNA1的结合点映射到11号染色体（11q23）的一个21千碱基的重复区域。该区域包含300多份18bp的序列，与EB病毒基因组中的回文EBNA1结合位点非常相似（图1）。作者验证了这些序列对EBNA1招募的重要性，表明破坏这些位点可以废除EBNA1病灶的形成。
当Li和他的同事在分裂细胞的染色体上观察EBNA1相关区域时，他们发现了固有的脆弱DNA的异常结构。他们发现该区域的染色体断裂是由EBNA1以剂量依赖的方式诱导的，并且在EBV感染的淋巴细胞中，只要将该蛋白的水平提高2倍就能触发。EBNA1诱导的染色体断裂发生得很快（在诱导EBNA1表达的一天内），而且效率很高（大约40%的细胞在11q23处出现断裂）。11q23的EBNA1结合区位于编码肿瘤抑制因子ATM（在癌症中经常改变）和原癌基因MLL（在白血病中经常重排）的基因之间。由EBNA1诱导的断裂的一个后果是细胞分裂后子细胞中这些基因的拷贝数发生了改变；这可能有助于诱发癌症。
正如预期的那样，染色体断裂取决于EBNA1的DNA结合域。此外，该蛋白的另一个区域--位于410和460个氨基酸之间--极大地刺激了断裂。该区域包含一个序列，与一种被称为泛素特异性蛋白酶7（USP7）的细胞酶相互作用。这种酶会刺激EBNA1的DNA结合活性，而EBNA1又会将USP7招募到EB病毒基因组中的EBNA1识别位点。在那里，USP7可以从形成核糖体10的蛋白质中去除特定的修饰（称为泛素），核糖体是存在于细胞核中的DNA和蛋白质的复合体，构成了被称为染色质的染色体物质的基础。因此，EBNA1的这一区域参与11q23的断裂可能反映了USP7的作用--要么刺激EBNA1与这些细胞部位的结合，要么在被EBNA1招募时改变染色质结构。
一个关键的问题是11q23断裂是否在EB病毒相关的癌症中普遍存在。为了研究这个问题，Li等人评估了人类鼻咽癌中11号染色体畸变的频率，使用先前产生的78个EBV阳性鼻咽癌的全基因组测序数据。值得注意的是，这些肿瘤样本中有81%表现出11号染色体的结构变异。与EBV阴性的鼻咽癌进行比较本来是最理想的，但EBV与这种类型的癌症密切相关，因此很难找到EBV阴性的样本。
作者还分析了来自2000多种不同类型癌症的全基因组测序数据，检测到被归类为EBV阳性的肿瘤与EBV阴性的肿瘤相比，11号染色体上的结构变异有所增加。然而，该小组也经常在EBV阴性的癌症中检测到这种重排，这表明这个脆弱的部位可以被其他机制打破。Li等人认为，其中一些肿瘤可能被EBV感染，但随后失去了病毒，这是一个 "打了就跑 "的事件，尽管目前还不清楚是否会发生这种情况。比较胃癌和霍奇金淋巴瘤等肿瘤的11q23断裂和重排事件--这些肿瘤可能是EBV阳性或阴性--以获得病毒感染（和EBNA1）对这种基因组不稳定性的影响的更清晰的图像将是有趣的。
总的来说，Li及其同事的研究表明，在潜伏感染EBV的淋巴细胞中，EBNA1的表达可能维持在刚好低于诱发11号染色体断裂所需的水平。EBNA1水平的小幅增加--可能在各种刺激后发生--可能会触发11q23的断裂，并通过由此产生的遗传不稳定性，促进癌症的发展。有趣的是，当病毒重新激活到感染的 "细胞 "阶段时，EBNA1水平会增加11。EBV阳性肿瘤通常显示特定EBV细胞蛋白的表达量增加，这就提出了EBNA1在这些细胞中的表达量增加导致11号染色体畸变的可能性。
问题是EBNA1与11号染色体的结合是如何诱发断裂的。它可能是由DNA结合域在结合的DNA中引起的结构变化造成的。另外，这可能是由于染色质结构的变化，因为已知EBNA1在其一些结合位点上会破坏核糖体的稳定性，而且正如已经提到的，可以招募USP7（也许还有其他细胞因子）来调节染色质的成分。不管是什么机制，李和同事的研究支持了EBNA1直接促进癌症发展的论点。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05923-x
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