RNF213

该研究首次揭示了干扰素诱导基因RNF213作为E3泛素连接酶促进KSHV“分子开关”蛋白RTA的泛素化修饰和降解、从而抑制病毒感染和裂解再激活的分子机制。 γ疱疹病毒包括KSHV、EBV等病毒，临床上与卡波西氏肉瘤、原发渗出性淋巴瘤以及鼻咽癌等恶性肿瘤的发生密切相关。γ疱疹病毒生命周期具有两相性即潜伏感染期和裂解复制期。在潜伏感染期，病毒基因组以附加体（episome）形式存在，仅表达少量病毒基因，以逃逸机体免疫监视。当机体处于缺氧、微生物共感染、免疫力低下等病理生理条件时，病毒可以被再激活进入裂解复制期，表达大量病毒基因并组装释放具有感染性的子代病毒。 γ疱疹病毒生命周期的两相性是病毒无法被机体清除、宿主终生携带病毒并致病的根本原因。全面解析γ疱疹病毒生命周期的调控机制，有助于我们找寻防控病毒感染的有效方案，但疱疹病毒生命周期转换的调控机制颇为复杂，较多问题尚待解决。之前，领域内研究聚焦于病毒蛋白如RTA、LANA以及宿主表观遗传修饰因子等因素在KSHV生命周期调控中的作用，而关于宿主天然免疫在此过程中的作用知之甚少。既往研究表明，干扰素作为天然免疫抗病毒的重要细胞因子，可以高效抑制KSHV裂解复制，而干扰素缺失导致更多潜伏感染的病毒再激活进入裂解复制，表明干扰素在调控KSHV裂解复制和潜伏感染中具有重要作用，但其发挥作用的详细分子机制尚不清楚。 3月15日，中国科学院生物物理研究所邓红雨团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，在线发表了题为RNF213 modulates γ-herpesvirus infection and reactivation via targeting the viral Replication and Transcription Activator的研究论文。该研究首次揭示了干扰素诱导基因RNF213作为E3泛素连接酶促进KSHV“分子开关”蛋白RTA的泛素化修饰和降解、从而抑制病毒感染和裂解再激活的分子机制。 为了鉴定干扰素调控KSHV裂解复制和潜伏感染的效应因子，研究构建了干扰素诱导基因（Interferon-stimulated genes，ISGs）表达文库，并以研究KSHV、EBV的模式病毒MHV-68为筛选对象，鉴定了多个可抑制MHV-68复制的ISGs，其中RNF213具有显著抑制功能。研究对MHV-68感染复制各个关键步骤的检测发现，RNF213显著抑制病毒早期基因转录和基因组复制，而病毒蛋白RTA是启动这些下游步骤的“分子开关”。进一步的实验证实，RNF213通过下调RTA蛋白的表达水平，抑制RTA对早期基因的转录激活以及病毒基因组的复制。更重要的是，研究发现RNF213可以同样下调KSHV编码的RTA蛋白的表达并抑制其转录激活功能，提示RNF213具有调控KSHV潜伏感染和裂解复制的潜在功能。后续功能实验证实，RNF213显著抑制了KSHV从头感染（de novo infection）和裂解再激活（lytic reactivation）过程。 那么，RNF213如何下调RTA蛋白表达水平？研究明确了RNF213通过蛋白酶体途径而非溶酶体途径降解RTA蛋白，且RNF213与RTA之间存在直接互作。分子生化实验证明，RNF213作为E3泛素连接酶以泛素K48连接方式促进RTA的多聚泛素化修饰，进而通过蛋白酶体降解RTA蛋白（如图）。 综上，该工作首次鉴定了干扰素诱导基因RNF213抑制γ疱疹病毒复制的功能，揭示了RNF213与病毒“分子开关”蛋白RTA互作并介导RTA泛素化修饰和降解的分子机制。该成果有助于探究天然免疫尤其是干扰素如何调控γ疱疹病毒潜伏感染和裂解复制，为有效防控病毒感染提供了新思路。 生物物理所高光侠团队、张立国团队和邓红雨团队共同构建了ISG表达文库。研究工作得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金和中科院等的支持。

这项回顾性队列研究首次描述了中国HDGC患者的胚系变异特征，并且说明了中国患者与以往其他研究分析的患者在胚系变异特征差异较大，同时还提出了一些在中国HDGC患者中潜在的临床可操作性变异靶点 胃癌是全球第五大常见癌症，也是癌症死亡的第三大常见原因，在东亚人群中特别常见[1,2]。 尽管大部分的胃癌都是散发性的，但仍有约10%的病例表现出家族聚集性。根据已有报道，3%~5%的胃癌病例与遗传胃癌易感性综合征有关，这其中包括遗传性弥漫性胃癌（HDGC）、胃腺癌、胃近端息肉病以及家族性肠型胃癌[3,4]。 HDGC被认为是一种具有遗传倾向的胃癌，已有研究表明25%~50%的HDGC病例都携带CDH1或者CTNNA1上的胚系变异，但仍有50%~75%的HGDC病例的遗传机制还不明确[5]，并且在东亚人群特别是中国人中CDH1的突变率也是未知的。 这就需要我国科学家来解决这个问题了。 近日，由中山大学肿瘤防治中心的徐瑞华和邱妙珍领衔的研究团队，在JAMA Network Open期刊发表重要研究成果[6]。 他们进行了一次回顾性队列分析，对来自284例HDGC患者的284份白细胞样本和配对的186个肿瘤样本做了全外显子以及靶向测序，发现在中国HDGC患者中CDH1的胚系变异突变率仅为2.8%，而体细胞变异突变率则有25.3%。 他们还发现，中国HDGC患者胚系变异突变率较高的一些基因与之前报道的基因并不一致，以及中国HDGC患者发病过程中可能存在遗传和环境因素的互作。 论文截图 徐瑞华团队对2002年1月1日至2018年8月31日之间，在中山大学肿瘤防治中心确诊为胃癌的10431例患者进行了回顾性分析，最终纳入分析的HDGC病例数为284（有两例HDGC患者来自于佛山第一人民医院）。 这284例HDGC患者大部分是III期或IV期患者（190例，66.9%），以及40岁前确诊弥漫性胃癌且无家族病史的患者（254例，89.4%）。患者确诊中位年龄为35岁，有161例（56.7%）为女性，中位随访期为21.7个月。仅有8（2.8%）例患者感染EB病毒，远低于之前报道的胃癌患者EB病毒感染率。患者5年存活率为61.4%，高于之前报道的散发性胃癌患者的44.1%。 接下来，研究团队对284例HDGC患者的白细胞样本以及配对的186个肿瘤样本，进行了全外显子测序。他们利用测序数据识别了患者携带的胚系变异和体细胞变异。 基于检测到的胚系变异，研究团队发现仅有8例患者携带CDH1上的变异，这与以往研究结果差异较大，并且患者携带的变异都是之前没有报道过的。这表明中国HDGC患者有着不一样的遗传背景和致病机制。 CDH1上的胚系变异和体细胞变异 除此之外，以往研究认为CTNNA1、BRCA2、STK11、SDHB、PRSS1、ATM、MSR1、PALB2、BRCA1以及RAD51C上的突变可能与CDH1野生型HDGC的易感性有关。但徐瑞华团队发现，在中国HDGC患者中这些基因的突变率仍然较低，并且发生的突变与以往的报道并不一致。 在中国HDGC患者中，胚系变异突变率最高的基因是MUC4（19%）、ABCA13（10%）、ZNF469（10%）、FCGBP（10%）、IGFN1（10%）、RNF213（10%）以及SSPO（10%），这些基因都是未曾报道过的。其中突变率最高的基因MUC4在53例患者中都发生了突变。有研究指出MUC4在小鼠中可能引起成纤维细胞的癌变，因此MUC4的过表达可能通过ERBB2通路促进胃癌的恶性化。 中国HDGC患者的胚系变异突变谱 利用配对的肿瘤样本，研究团队识别了186例HDGC患者的体细胞变异，突变率最高的基因是TP53（32.3%）。有趣的是，尽管CDH1的胚系变异突变率在中国HDGC患者中并不高，但是其体细胞变异突变率却高达25.3%。除此之外，研究团队还发现，在中国HDGC患者中HRCT1、KRTAP5-4等基因是显著突变基因（驱动基因）。 中国HDGC患者的体细胞变异图谱 随后徐瑞华团队比较了中国HDGC患者和TCGA散发性弥漫性胃腺癌（D-STAD）患者的体细胞变异负荷，发现两个队列的基因变异频率显著相关（R=0.24，P<2.2×10-16），但在一些基因上中国HDGC患者的突变率显著低于D-STAD患者，例如MLLT4在D-STAD患者中的突变率是10%，而在中国HDGC患者中为0%。 研究团队还比较了两个队列在PI3K-Akt、MAPK、Wnt以及TGF-β等胃癌发生发展过程中起重要作用的通路上的体细胞变异频率，发现D-STAD患者的变异频率要高于中国HDGC患者。 在体细胞变异基础上，研究团队还分析了HDGC患者的拷贝数变异，他们发现6p22.2和19p13.2是高频扩增区域，而1q21.2和10q21.3是高频缺失区域。具体到基因水平上，拷贝数变异频率较高的基因是PTK6（44.6%）、ERBB3（13.4%）和PIK3CA（11.8%），这三个基因都是胃癌中已知的癌基因。 中国HDGC患者拷贝数突变频率显著较高的区域 为了探究中国HDGC患者的病因，徐瑞华团队分析了所有样本的体细胞变异特征，并与COSMIC数据库中的变异特征进行了匹配。他们发现了3个主要特征，分别是（以COSMIC特征命名）：特征1（5-甲基胞嘧啶自发性脱氨）、特征5（原因未知）、特征24（黄曲霉素暴露）。表明环境因素对HDGC的发生也起到了较大作用，并且可能存在遗传和环境因素的互作关系。 最后，徐瑞华团队分析了临床预后相关的变异。在胚系变异中，他们发现有7个基因上的变异与总生存期有关，分别是SDK1、HSPG2、FSIP2、CUBN、NCKAP5、FLNB以及MUC16。 在体细胞变异中则有大量的基因变异与总生存期有关，其中变异频率较高的基因是FGFR3（HR, 2.2）、ASPSCR1（HR, 2.2）、CIC（HR, 2.4）、DGCR8（HR, 2.2）以及LZTR1（HR, 2.5）。通路富集分析发现，这些基因富集于干扰素相关通路。 研究团队还通过整合OncoKB、CIViC等多个数据库，对中国HDGC患者的体细胞变异进行了临床可操作性注释。最终有125例患者的263个单核苷酸变异以及153例患者的338个拷贝数变异注释为潜在的临床可操作变异。 总的来讲，这项回顾性队列研究首次描述了中国HDGC患者的胚系变异特征，并且说明了中国患者与以往其他研究分析的患者在胚系变异特征差异较大，同时还提出了一些在中国HDGC患者中潜在的临床可操作性变异靶点，可以给未来HDGC领域研究提供参考。 参考文献： [1] Ferlay J, Soerjomataram I, Dikshit R, et al. Cancer incidence and mortality worldwide: sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012. Int J Cancer. 2015;136(5):E359-E386. doi:10.1002/ijc.29210 [2] Chen W, Zheng R, Zeng H, Zhang S. The updated incidences and mortalities of major cancers in China, 2011. Chin J Cancer. 2015;34(11):502-507. Published 2015 Sep 14. doi:10.1186/s40880-015-0042-6 [3] Oliveira C, Pinheiro H, Figueiredo J, Seruca R, Carneiro F. Familial gastric cancer: genetic susceptibility, pathology, and implications for management. Lancet Oncol. 2015;16(2):e60-e70. doi:10.1016/S1470-2045(14)71016-2 [4] Fitzgerald RC, Hardwick R, Huntsman D, et al. Hereditary diffuse gastric cancer: updated consensus guidelines for clinical management and directions for future research. J Med Genet. 2010;47(7):436-444. doi:10.1136/jmg.2009.074237 [5] Blair VR, McLeod M, Carneiro F, et al. Hereditary diffuse gastric cancer: updated clinical practice guidelines. Lancet Oncol. 2020;21(8):e386-e397. doi:10.1016/S1470-2045(20)30219-9 [6] Liu ZX, Zhang XL, Zhao Q, et al. Whole-Exome Sequencing Among Chinese Patients With Hereditary Diffuse Gastric Cancer. JAMA Netw Open. 2022;5(12):e2245836. Published 2022 Dec 1. doi:10.1001/jamanetworkopen.2022.45836

衣原体是性传播细菌感染的主要原因，它通过一种隐形装置在人体细胞内逃避检测和消除。但是在一项新的研究中，来自美国杜克大学的研究人员抓住了这种隐形装置的边缘，他们希望能破坏这种细菌的隐形能力。 衣原体是性传播细菌感染的主要原因，它通过一种隐形装置在人体细胞内逃避检测和消除。但是在一项新的研究中，来自美国杜克大学的研究人员抓住了这种隐形装置的边缘，他们希望能破坏这种细菌的隐形能力。相关研究结果于2022年9月8日在线发表在Cell Host & Microbe期刊上，论文标题为“The bacterial effector GarD shields Chlamydia trachomatis inclusions from RNF213-mediated ubiquitylation and destruction”。 为了进入宿主细胞并和平地进行繁殖，包括衣原体在内的许多致病细菌将自己隐身在宿主细胞的一层膜中，形成一种细胞内自由漂浮的液泡，不过就衣原体而言，这种液泡被称为包涵体（inclusion）。衣原体的隐形装置似乎在逃避宿主细胞的内在免疫方面特别有效，使感染可以持续数月。 在这项新的研究中，由研究生Stephen Walsh和杜克大学医学院分子遗传学与微生物学副教授Jörn Coers博士领导的一个研究团队想知道这种隐身术是如何起作用的。 Coers说，“我们知道有可能杀死衣原体，但是当我们用适应人类的沙眼衣原体做实验时，它在体外培养的人类细胞中生长得非常好。” 即使这些作者使用了一种免疫刺激物来提醒这些人类细胞的防御系统注意衣原体的存在，也没有发生任何事情。“我们说，这就是一种病原体。我们的防御系统应该看到它。为什么它没有看见呢？” 他们再次在人类细胞中进行了实验，使用适应小鼠的衣原体，观察这些细胞的免疫系统如何对非人类病原体做出反应。Coers说，“人类不会感染小鼠衣原体，因为它是和小鼠一起进化的，而人类衣原体是和人类一起进化的。”因此，这种小鼠衣原体包涵体很容易被识别和标记，从而使之在人类细胞中受到破坏。 Coers说，“科尔斯说："沙眼衣原体非常善于躲避我们人类的免疫反应。它仍然会引起一种炎症性疾病，但它是一种非常缓慢的疾病。” 免疫系统和病原体之间的这种进化军备竞赛已经持续了数百万年。Coers说，“适应小鼠的衣原体和适应人类的衣原体有一个共同的祖先。然而，这个共同的祖先可能可以追溯到人类和啮齿类动物基本分歧开来的时候。这是一个很长的时间，使得这种细菌可以真正地微调它们与宿主物种之间的相互作用。” 这些作者对衣原体进行了一次大规模的遗传筛选，发现了一种称为GarD（γ抗性决定因子）的蛋白似乎具有阻断宿主细胞对衣原体包涵体进行泛素化标记以便被免疫系统破坏的能力。让它们的GarD基因发生突变使这种细菌变得脆弱。Coers说，“GarD就是一种隐形因子。” 图片来自Cell Host & Microbe, 2022, doi:10.1016/j.chom.2022.08.008。 具体来说，GarD干扰了一种叫做RNF213（也称为mysterin）的巨型信号蛋白感知从衣原体包涵体外壳中探出的细菌分子一小部分的能力。Coers说，“RNF213基本上就是免疫系统的眼睛。以这种方式使RNF213失明后，免疫标记和破坏的信号就永远不会启动。” 宿主细胞内部充斥着这些由膜包围的液泡组成的小气泡；它们中的大多数是有益的，但有些是有害的，比如衣原体包涵体。 Coers说，“有这么多不同类型的膜和液泡生活在一个宿主细胞内。免疫系统如何能够找到包含病原体的罕见液泡？就衣原体而言，我们真地没有这个问题的答案。但不管这个答案是什么，我们相信RNF213看到了。” Coers说，不幸的是，这项新的研究就到此为止了。这是对一种恶性感染的一个伟大的新见解，但离治疗还有几步之遥。人们仍然需要弄清楚RNF213首先是如何看衣原体的，以及GarD如何使RNF213失明。 Coers说，“如果你能找到一种使GarD失活的机制，那么你就能把人类衣原体变成小鼠衣原体。这将使我们能够利用我们自身免疫系统的力量来清除感染。” 新的衣原体感染每年发生在20万美国人身上，通常在几个月甚至几年内没有症状，同时通过性接触传播。随着时间的推移，未经治疗的感染会导致盆腔炎、宫外孕和女性不孕。（生物谷 Bioon.com） 参考资料： Stephen C. Walsh et al. The bacterial effector GarD shields Chlamydia trachomatis inclusions from RNF213-mediated ubiquitylation and destruction. Cell Host & Microbe, 2022, doi:10.1016/j.chom.2022.08.008.