韋葦

人巨細胞病毒(human cytomegalovirus, HCMV)即人類皰疹病毒5型(HHV-5), 屬β皰疹病毒亞科, 為全長超過240 kb的ds-DNA病毒, 具有嚴格的種屬特異性及細胞特異性。人群中HCMV呈普遍感染, 成人抗體陽性率高達60%～70%, 在某些國家和地區(qū)可達100%。HCMV具有潛伏-活化的生物學特性。宮內或圍生期感染, 可致胎兒或新生兒畸形、智力低下、發(fā)育遲緩、聽力喪失、肝脾異常等［1］。目前多數(shù)學者認為病毒的毒力、組織細胞嗜性、逃避宿主免疫能力等相關病毒的基因, 可能是決定HCMV感染致病機制的主要內在因素。近年來隨著對HCMV與細胞趨化性的廣泛深入研究, 發(fā)現(xiàn)HCMV編碼的趨化因子及其受體類似物能干擾機體正常細胞因子及其受體的生理功能, 有利于病毒在體內的擴散、增殖及建立潛伏感染。HCMV UL128基因可編碼一種趨化因子類似物, 近來成為研究HCMV相關趨化作用的主體, 本文就HCMV UL128基因及其編碼蛋白的研究進展作一綜述。

1 HCMV UL128基因的特點

HCMV UL128基因位點在ULb’區(qū), 有兩種基因結構, 一種由3個外顯子組成, 全長519 bp；另一種由1個內含子和3個外顯子組成, 且內含子位于外顯子上游, 全長642 bp。在Gene Bank中, HCMV UL128基因序列號為DQ50784-DQ507865。

孫崢嶸等［2］通過分離HCMV先天感染患兒臨床株, 對包括UL128基因在內的一些ULb’區(qū)的基因全序列聚合酶鏈式反應(PCR)擴增、序列測定和分析, 顯示在不同HCMV臨床株中UL128基因核苷酸及其編碼蛋白的同源性分別高達96.0%和96.9%, 這種高度保守的特性是機體免疫壓力選擇的結果, 對于HCMV在體內復制和播散的完成是必需的。

2 HCMV UL128蛋白的特點

2.1 UL128蛋白參與形成UL131A-128蛋白復合體 研究表明, UL131A-UL128蛋白與病毒包膜蛋白gH/gL形成一個或多個膜蛋白復合體, 幫助HCMV通過內吞作用進入內皮或上皮細胞；HCMV從內皮細胞向白細胞傳播的過程中存在短暫的質膜融合過程, 而UL131A-128蛋白中含有跨膜蛋白區(qū)域, 具有膜融合的功能, 參與細胞與細胞、細胞與內環(huán)境間代謝產(chǎn)物及重要離子的相互轉運。

利用基因敲除或siRNA干擾技術, 缺失UL131A-128任一開放閱讀框(ORF), 均能顯著降低內皮細胞、上皮細胞、樹突狀細胞的趨化作用。研究證實, 自成纖維細胞或內皮細胞釋放的HCMV感染內皮細胞的能力, 與病毒顆粒中的gH/gL/pUL(128, 130, 131A)有關。研究顯示, 在人胚肺成纖維細胞中病毒傳代＜10次, UL131A-128區(qū)無明顯突變, 10～40次則逐漸發(fā)生突變, ＞40次則以突變體為主。在成纖維細胞中長期繁殖的HCMV毒株, 因選擇壓力致UL131A-128區(qū)發(fā)生突變或缺失, 對內皮細胞低趨化。

UL128是感染人單核細胞所必需的, 在其基因序列332位點加一核苷酸A, 構成HCMV突變體, 與單核細胞共培養(yǎng), 發(fā)現(xiàn)細胞核中無立刻早期基因產(chǎn)物, 病毒顆粒不能進入核內, 不能形成gH/gL/UL131A-128五聚體, 病毒復制不能。

2.2 UL128蛋白具有趨化因子的結構和功能特點 趨化因子(chemokine)是一組分子質量8～11 kDa的蛋白集合, 其受體屬于七次跨膜的G蛋白偶聯(lián)受體超家族。趨化因子與其受體結合, G蛋白構型發(fā)生改變, 介導相應信號轉導途徑, 產(chǎn)生效應功能, 直接參與白細胞特別是吞噬細胞和淋巴細胞的游走和活化, 促進相關炎癥因子的釋放, 參與炎癥反應并在其中起著核心作用。趨化因子分4種類型, 涉及本綜述的主要是CC型趨化因子, 又稱β趨化因子, 主要作用于單核細胞和淋巴細胞, 代表成員有單核細胞趨化蛋白(MCP-1)、巨細胞炎性蛋白(MIP)、T細胞激活性低分泌因子(RANTES)等［4］。

Saederup N等研究發(fā)現(xiàn)小鼠CMV編碼的鈣調素依賴型蛋白激酶(MCK-1)蛋白與β趨化因子類似, 能夠促進宿主單核細胞相關病毒血癥的發(fā)生。MCK-1對人CCR3、MCP-3、RANTES的天然受體有應答, 從而推測, MCK-1在宿主體內可能運用與人CCR3相關結構的趨化因子受體作為其天然受體, 發(fā)揮趨化單核細胞功能。Vomaske J等研究發(fā)現(xiàn)大鼠CMV r129蛋白(與HCMV UL128蛋白類似)可與大鼠β趨化因子受體CCR3、CCR4、CCR5及CCR7結合, 且若r129基因缺失, HCMV則喪失誘導免疫細胞遷移的功能。HCMV UL128蛋白具體與何種細胞受體結合目前還尚未研究清楚。

研究發(fā)現(xiàn)UL128蛋白含有CCL128蛋白在N端的27-28位型趨化因子的4個保守的半胱氨酸結構, 具有β趨化因子的結構特點。利用Transwell趨化性試驗發(fā)現(xiàn)UL128蛋白對人外周血單個核細胞(PBMC)具有體外趨化功能, 且趨化能力與巨噬細胞炎性蛋白1α(MIP-1α)相當；當UL128蛋白存在時, PBMC胞內Ca2+濃度短暫升高, 說明UL128蛋白具有體外激活PBMC的功能；利用siRNA干擾技術獲得的HCMV UL128表達缺陷株感染人內耳感覺上皮細胞-PBMC共培養(yǎng)體系, 與完整的HCMV野生株相比, 白細胞介素(IL)-6、腫瘤壞死因子α(TNF-α)等炎癥因子表達水平明顯降低, 說明UL128蛋白可能激活特定的炎癥細胞, 促進特定的炎癥因子釋放, 引起內耳細胞的不可逆損害［3］。體外實驗研究還發(fā)現(xiàn)UL128蛋白能通過MAPK/ERK途徑促進PBMC的增殖。肝、腎、肺、視網(wǎng)膜等HCMV易感組織細胞的損害機制是否也存在趨化因子類似物的作用, 還有待進一步研究。

2.3 UL128蛋白能削弱人趨化因子驅動的單核細胞的遷移研究證實, 利用人工染色體BAC分別編碼野生型UL128和突變型UL128, 野生型UL128能夠抑制MCP-1、RANTES驅動的單核細胞遷移, 且僅限于是趨化因子驅動的趨化作用；而突變型UL128則無此作用。單核細胞與可溶性重組UL128蛋白共培養(yǎng), 表現(xiàn)出正常的基本的遷移, 而MCP-1、RANTES驅動的單核細胞遷移率下降約50%。進一步研究發(fā)現(xiàn), HCMV感染前后的單核細胞骨架中的三種重要結構蛋白(肌動蛋白、微管蛋白、波形蛋白)無明顯改變；通過對單核細胞表面趨化因子受體CCR1、CCR2、CCR5的檢測, 計算陽性單核細胞率, 發(fā)現(xiàn)野生型UL128或直接加UL128重組蛋白的單核細胞表面趨化因子受體數(shù)目明顯減少, 而突變型UL128與單純未感染的細胞表面受體數(shù)相當, 而各組趨化因子受體總數(shù)是相等的。說明UL128蛋白削弱趨化因子驅動的單核細胞遷移不是通過改變細胞骨架結構蛋白, 而是通過下調細胞表面相關趨化因子受體來實現(xiàn)的, 且這里的下調是受體分子在細胞中的重新分布, 內化受體分子［4-6］。由此可見,UL128蛋白可以控制炎性細胞的遷移, 使宿主免疫應答有心無力, 促進病毒在體內的播散, 這為病毒免疫逃避機制提供了一條新思路。UL128蛋白還可能與一些特殊的β趨化因子受體(如CCR8)相互作用來影響單核細胞的運動, 或者可能與人正常趨化因子存在競爭性結合相關受體, 有待進一步探索。

綜上所述, UL128基因及其編碼蛋白在HCMV感染過程中發(fā)揮著重要的作用。病毒通過長期的進化所選擇出來的保守基因, 決定了其編碼的蛋白的重要性。UL128參與HCMV在體內的復制和播散, 參與某些HCMV感染性疾病的病理改變等。對此基因及蛋白的研究可能為HCMV感染的防治開辟新道路, 具有重要意義。