Interaction of the Bovine Papillomavirus E2 Protein with Brd4 Tethers the Viral DNA to Host Mitotic Chromosomes

Cell, 117, 349–360 (2004),

Jianxin You, Jennie L. Croyle, Akiko Nishimura,Keiko Ozato, and Peter M. Howley

中文整理：鄭達恩

人類乳突瘤病毒(human papilomavirus, HPV)是一種沒有外套膜的雙股DNA病毒。至目前為止已經發現有七十餘種，在其中第35型專門感染生殖道上皮，是造成各種良性（如尖形濕疣，俗稱菜花）、惡性腫瘤（子宮頸、陰部、肛門及陰莖癌）的病原。此病毒的特徵為在細胞內複製緩慢，且以低量的原病毒（pro-virus）型式潛伏於細胞內以來躲避宿主的免疫攻擊而形成慢性感染，但是不像反轉錄病毒可以將其基因組插入宿主染色體上。另外近年的研究也指出由病毒基因所製造出來的蛋白質，如E6、E7確實可以造成細胞的轉型，使細胞生長加快而造成各種良性或惡性的腫瘤。然而縱觀上面所述，可以發現一個問題：若是其基因組在細胞內的複製份數較少，而細胞分裂快速其基因組勢必會在多次的細胞分裂之後因為基因組的分配不平均而使得大部份的子細胞不含有病毒的基因組，或是病毒的基因在核膜重新形成時無法被包裹至細胞核內而被細胞質中的核酸脢分解，因此病毒應有一套機制能夠讓其基因組能夠隨宿主的染色體分配到子細胞當中而達到慢性感染的目的。

之前的研究已經發現在乳突瘤病毒的基因組內有一段序列與上述功能有關，喪失此段序列的病毒將無法在多次的細胞分裂後存在於大部份的細胞中，而病毒所產生的一個蛋白質E2則可以結合至此段序列上，然而之前的實驗卻發現雖然此蛋白質確實在功能上扮演重要的角色可是卻無法直接結合至宿主的染色體上，並且也沒有其他的病毒蛋白質可以直接結合至宿主的染色體上，所以作者推測有一宿主的蛋白質可以結合至染色體上，而此E2蛋白質再與此宿主蛋白質結合因而間接地結合至宿主的染色體上。在作者之前的研究指出E2蛋白質在喪失其碳端約160個胺基酸後則失去了結合至宿主染色體上的能力，所以作者將這兩種形態的蛋白質分別都接上了兩個標籤胜肽序列，並利用此兩個標籤胜肽序列進行免疫親和力管柱的純化，再利用SDS-PAGE將與此兩種形態的E2蛋白質有互動的蛋白質進行分離再比較兩者的差異，發現在160-220kD中間有一明顯的差異，於是作者將此區域取下進行蛋白質序列的分析，分析的結果再與現有的蛋白質資料庫進行比對，發現其為一宿主的蛋白質-Brd4，作者再進一步利用具有Brd4特異性的抗體偵測純化後所分析的SDS-PAGE可以確認其確實為Brd4蛋白質。作者接下來直接確認兩者在細胞中所在的位置，結果也可以很明顯的看出兩者在細胞內的位置是完全重疊的，也進一步發現兩者皆位於分裂中的染色體上或是細胞核內。

接下來作者分析了Brd4上與E2的作用位置，發現其碳端約140個胺基酸所構成的區域(C-terminal domain, CTD)即具有與E2蛋白質結合的能力，作者更利用了此CTD進行了一連串的實驗。首先作者先將此段短暫轉植入細胞當中，發現CTD可以阻斷E2與細胞內源性Brd4的結合，在螢光染色後的觀查也發現E2蛋白質也無法專一的位於細胞核中，並且作者將此CTD送入已經被乳突瘤病毒所感染的細胞中也發現病毒的基因組也無法結合上內源性的Brd4，而且因病毒感染的細胞癌化現象也消失了，意味著病毒可能從細胞中消失了。

作者在此篇文章中首先證明了病毒可以透過結合至宿主的蛋白質上而穩定生存於細胞核中，也證明了此類的病毒一但喪失了結合至宿主染色體上的能力就無法持續存在於細胞中並且也不會繼續癌化細胞，另外作者也指出他們所發現的CTD片段具有用於醫療用途的潛力，可以進一步進行動物實驗以測試其效果。