组蛋白去乙酰化酶抑制剂调控巨细胞病毒复制的分子机制研究

Histone acetylation and deacetylation regulates the transcription of human cytomegalovirus (HCMV) immediate-early (IE) genes, as well as viral latency and reactivation. Histone deacetylase inhibitors (HDACi) have been approved for clinical use in tumor therapy, but its risk in reactivating latently infected HCMV has not been assessed. We found HDACi SAHA upregulated HCMV IE gene transcription, but it significantly reduced the protein accumulation of HCMV late genes at the post-transcriptional level. We also found SAHA suppressed the activity of HCMV-induced mTORC1, and downregulated the virus encoded protein kinase pUL97 probably by SAHA mediated inhibition of HSP90, a chaperon facilitates the folding of many signaling proteins. We thus propose that SAHA suppresses HCMV protein accumulation by inhibiting the activity of mTORC1 and HSP90, and then blocks the lytic life cycle of HCMV. We speculate that SAHA will not increase but instead decrease the chances of HCMV reactivation in cancer patients. We will test this hypothesis by studying: (1) the effect of SAHA treatment on HCMV gene expression, DNA replication and virus assembly; (2) the molecular mechanism of mTORC1 and HSP90 inhibition by SAHA during HCMV infection, and the molecular mechanism of SAHA mediated inhibition of HCMV replication; (3) the effect on HCMV replication by various subtypes of HDACs and HDACis. This study will be expected to provide bases for evaluating the risk factor of HDACi in the treatment of cancer patients, and set the foundation for developing HDACis into a new category of anti-HCMV drugs.

组蛋白乙酰化调控人巨细胞病毒（HCMV）潜伏感染再激活。抗肿瘤药物组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）存在诱导HCMV再激活、增加合并感染的风险。我们发现HDACi SAHA上调HCMV基因转录，但在转录后水平抑制晚期蛋白表达；SAHA还下调mTORC1活性，并可能经抑制HSP90降低病毒蛋白激酶表达。我们据此提出SAHA通过下调mTORC1和HSP90活性抑制病毒蛋白表达、阻断HCMV复制的假说，推测SAHA不会增加并可能降低肿瘤病人再激活HCMV的风险。本课题将围绕该假说深入研究：（1）SAHA对HCMV基因表达、DNA复制和病毒组装的影响；（2）SAHA下调mTORC1和HSP90活性并抑制HCMV复制的分子机制；（3）不同HDAC亚型及选择性抑制剂对HCMV复制的影响。本研究有望为HDACi在肿瘤治疗中的用药风险评估提供理论依据，并为开发HDACi用于抗HCMV治疗提供理论基础。

人巨细胞病毒（human cytomegalovirus, HCMV）是一种普遍感染的机会性病原体。巨细胞病毒在感染者体内可以长期潜伏，且经常复发。其一般在健康成人中不引起疾病，但它是造成新生儿听力、视力丧失以及智力障碍的首要病因，最新研究表明HCMV 感染是心血管疾病以及某些恶性肿瘤的病因之一。现有抗HCMV 药物作用机制单一，存在明显毒副作用；单一药物长期使用引起严重的耐药性问题，亟需发现新的抗巨细胞病毒的靶点，开发新药。组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）是一类目前正在大力开发的新型治疗肿瘤的药物分子。在本课题中，我们主要研究了组蛋白去乙酰化酶抑制剂SAHA对巨细胞病毒裂解性复制周期的影响，并且探讨了其抑制巨细胞病毒生长的机制。首先通过生长曲线确认SAHA在不同浓度均有效抑制巨细胞病毒生长。进一步检测了SAHA对病毒DNA复制、病毒基因转录以及病毒蛋白翻译的影响，结果显示SAHA对病毒DNA复制和病毒基因转录水平没有明显抑制作用，但是有效抑制了IE2、UL97和晚期蛋白的表达。进一步系统分析SAHA对mRNA出核、翻译和蛋白质降解等转录后水平的调控情况，多核糖体谱技术分析结果表明SAHA不是通过抑制病毒基因的翻译来影响病毒复制，蛋白酶体抑制剂和细胞自噬抑制剂实验表明SAHA对相应病毒蛋白的影响与蛋白质稳定无关，分析核内核外病毒RNA数量表明SAHA可以抑制病毒mRNA的出核。机制方面我们进一步检测了mTORC1活性变化对SAHA 抑制HCMV 复制的贡献，并且测试了SAHA 是否通过抑制HDAC6进而下调HSP90而抑制巨细胞病毒的复制。最后通过转录组学分析，我们发现SAHA可能通过抑制细胞中IFITM的表达，进而抑制病毒生长。组蛋白去乙酰化酶抑制剂SAHA可有效抑制巨细胞病毒的生长，可能成为新一类潜在的抗巨细胞病毒化合物。本课题为开发抗病毒药物提供一定的研究基础。