与EB病毒肿瘤发生密切相关的潜伏膜蛋白的结构与功能

Most Chinese individuals are latently and asymptomatically infected with Epstein-Barr virus (EBV). The latent virus can be reactivated, under appropriate conditions, to induce cell malignant transformation and cause many neoplasia, such as nasopharyngeal carcinoma, lymphoma and gastric carcinoma. Latent membrane protein (LMP) 1 and 2 are closely related to the malignant transformation and tumorigenesis of EBV-latently infected cells. LMP1 is an oncogene of Epstein-Barr virus, and the gene-encoded LMP1 protein can hijack CD40-mediated signaling pathway,inhibit apoptosis and cell cycle regulation, and induce cell carcinogenesis. Trimerization of LMP1 is indispensable for its acitivity, and to inhibit LMP1 oligomerization has become a promising drug discovery approach targeting LMP1. LMP2 does not directly induce cell transformation, but play an auxiliary role to LMP1 during tumorgensis. As a signal modulator, LMP2 helps to establish and maintain viral latency, and prevents the reactivation of lytic replication of EB virus. LMP2 is also a considerable vaccine target for immunotherapy of the EBV-associated tumors in China. Currently, no work has been reported on the structure of latent membrane protein 1 or 2. To solve the crystal structures of intramembrane protein LMP1 and LMP2 will be helpful to clarify the molecular mechanism of interference with cell signaling by LMP proteins, and benefit the development of the related drug and vaccine. On the other hand, the project itself presents the world frontier level in structural biology field.

EB病毒潜伏存在于多数国人体内，但多不致病。条件合适时，潜伏的 EB病毒可重活化，诱导细胞恶性转化，引发淋巴癌、鼻咽癌、胃癌等多种恶性肿瘤。潜伏膜蛋白LMP1和LMP2与EB病毒潜伏态细胞的恶性转化及肿瘤发生相关。LMP1是EB病毒癌基因，其表达产物可劫持肿瘤坏死因子受体CD40介导的信号通路，抑制细胞凋亡和细胞周期调控，诱导细胞癌化。LMP1三聚体化是其活性所需，抑制其寡聚化已成为针对LMP1的药物研发的重要方向。LMP2与LMP1起协同作用，但不直接诱导细胞转化；它可作为信号调节子促进病毒潜伏感染态的建立和维持，阻止EB病毒进入病毒增殖期。LMP2还是我国EB病毒肿瘤免疫治疗疫苗研发的重要靶点。目前尚无LMP1和LMP2三维结构被报道。解析整合膜蛋白LMP1和LMP2的晶体结构，有利于阐明其干预细胞信号的精确分子机理，促进相关药物和疫苗研发，亦代表结构生物学领域国际前沿水平。

EB病毒可诱发鼻咽癌、淋巴瘤等疾病，国人多潜伏携带该病毒而不发病。一旦病毒由潜伏态活化，可诱导细胞恶性增殖，形成肿瘤。期间，病毒的潜伏膜蛋白LMP1劫持肿瘤坏死因子受体CD40介导的信号通路，优势结合于TNFR结合蛋白TRAF、RIP及致死结构域蛋白TRADD等，进而抑制正常的细胞凋亡，诱导细胞增殖和癌化。潜伏膜蛋白自聚集及其与TNFR结合蛋白的互作和结合是其活性所需，抑制其寡聚化，阻断它与TRAF等的互作是相关疾病防治的重要方向。解析潜伏膜蛋白及与肿瘤坏死因子受体结合蛋白的复合物的结构有助于阐明分子机理，为相关药物研发提供结构基础。基于此，我们申请立项并开展《与EB病毒肿瘤发生密切相关的潜伏膜蛋白的结构与功能》研究。. 本研究中，我们克隆、表达并制备了潜伏膜蛋白及其互作结合蛋白的全长基因/部分重要功能结构域片段样品，对它们的生化性质和功能进行了深入分析研究，并成功组装了LMP1-TRAF3复合物，获得多种不同结合剂量比（3：1、3:3、1:3）、不同功能性聚集状态等多种组装模式的复合物，这暗示其聚集、互作和结合模式与LMP1在体内疾病发生过程中的活性变化及功能调节相关。LMP1-TRAF3复合物已获得多种可衍射的晶体，结构解析正在进行之中。此外，我们开发了一种基于活细胞内GFP荧光强度的，微量、快速、高通量的，定量检测/筛选真核细胞表达的膜蛋白水平的原位方法，并成功获得LMP1全长蛋白的大量表达，制备了LMP1全长膜蛋白，运用CryoEM解析其三维结构的工作正在推进中。