卡波氏肉瘤相关疱疹病毒潜伏态相关核抗原(LANA)调控ID1表达的机制及功能研究

Kaposi's Sarcoma (KS) is a kind of malignancy that arises from vascular endothelial and always attacks AIDS patients. Kaposi's Sarcoma associated herpesvirus (KSHV) is the etiological agent of KS.KSHV latency associated nuclear antigen (LANA) plays a key role in the processing of KS. We have identified SMAD1 as a potential LANA-binding protein through tandem affinity purification-mass spectrum method (TAP-MS).It is reported that ID1, a important pro-oncogenic and pro-angiogenic gene downstreamed of SMAD1 is overexpressed in KS,yet the mechanism and function of ID1 upregulation in KS is not clear.Therefore, we speculate that LANA stablizes p-SMAD1 expression in neucleus through binding with SMAD1 and thereby enhances SMAD1-mediated transtription activation of ID1,which will then promote the onset and processing of KS. To testify our hypothesis from mechanism to function, we will prove whether LANA up-regulates ID1 expression through binding with SMAD1 and we will prove whether LANA promotes angiogenesis, proliferation and transformation of KSHV-infected cell via up-regulation of ID1. This project is of unique significance in understanding the insight of KSHV oncogenesis and designing targeted therapy for KS.

卡波氏肉瘤（KS）是一种血管内皮来源的恶性肿瘤，常见于艾滋病患者。卡波氏肉瘤相关疱疹病毒（KSHV）是导致KS的直接病因。KSHV潜伏态相关核抗原LANA在KS发生的过程中起关键作用。我们通过串联亲和纯化-质谱（TAP-MS）的方法发现SMAD1是LANA潜在的相互作用蛋白。研究表明SMAD1下游重要促肿瘤生成、促血管生成因子ID1在KS高表达，而ID１在KS中上调的机制和功能尚未阐明。我们推测LANA通过与SMAD1相互作用，稳定磷酸化SMAD1在核内的表达，促进SMAD1对ID1的转录激活作用，从而上调ID1表达并促进KS的发生和发展。本研究中，我们将通过证明LANA是否通过结合SMAD1并上调ID1表达以及LANA是否通过上调ID1表达促进KSHV感染细胞的血管生成、增殖以及转化。从机制和功能两方面来证实我们的假说。本项目对于深入理解KSHV致瘤机制以及设计KS靶向治疗具有重要意义。

卡波氏肉瘤相关疱疹病毒（KSHV）是一种重要的人类肿瘤病毒，它与卡波氏肉瘤、原发性渗出性淋巴瘤及多中心卡斯特曼病等恶性肿瘤的发生密切相关，其中卡波氏肉瘤是艾滋病患者中常见的肿瘤及其致死原因。研究组在前期工作中发现KSHV主要潜伏基因LANA是重要的病毒致瘤基因，为了进一步探索LANA的致瘤机制，项目申请人通过串联亲和纯化技术（TAP），鉴定出BMP通路的重要信号分子Smad1是潜在的LANA相互作用蛋白。通过免疫共沉淀等技术，我们证实LANA与Smad1 C端的MH2结构域相互作用，并且发现LANA能显著稳定BMP2介导的Smad1 C端SXS motif的磷酸化，促进BMP通路重要下游分子Id1的表达。进一步研究发现LANA通过与Smad1相互作用，促进Smad1对Id1启动子的结合，从而在转录水平上调Id1表达。与此同时，也发现Id家族其它成员Id2，Id3也能被LANA显著上调。 Id家族在多种肿瘤中显著高表达，并通过多种机制促进肿瘤的发生发展。为验证Id分子是否在KS发生过程中发挥关键作用，首先我们通过免疫组化技术，证实Id分子在KS肿瘤组织中高表达；另一方面发现Id分子在KSHV转化细胞（KMM细胞）中显著上调，并且证实Id上调是受LANA所调控的。进一步，利用RNAi技术，在KMM细胞中敲低Id通过体内或体外实验均证实KMM细胞的肿瘤形成能力受到严重抑制。以上研究提示，LANA通过上调BMP-Smad1-Id通路在KS发生发展过程发挥关键作用。为进一步验证BMP-Smad1-Id能否作为治疗KS的靶向通路，研究人员利用两种不同类型的BMP通路抑制剂Dorsomorphin与WSS25处理KMM细胞，二者均能显著抑制KMM细胞在软琼脂中的停泊非依赖的生长能力。进一步，发现Dorsomorphin对KSHV转化的KMM细胞有选择性的细胞毒性，如果在KMM细胞中过表达Id1，将一定程度拯救Dorsomorpin对KMM细胞的细胞毒性。此外，通过裸鼠接种KMM细胞成瘤实验，发现单剂量腹腔注射Dorsomorphin即能够显著抑制KMM细胞的肿瘤生长。因此，Dorsomorphin通过靶向BMP-Smad1-Id通路，抑制KSHV转化细胞的体外/体内成瘤能力，是潜在的KS治疗药物。本研究成果发表于国际著名学术期刊PLOS Pathogens。