2021年3月，來自英國牛津大學(xué)的McKeating研究團(tuán)隊在Nature communications上發(fā)表了題為“Circadian control of hepatitis B virus replication”的文章，該文章發(fā)現(xiàn)晝夜節(jié)律轉(zhuǎn)錄因子（BMAL1、REV-ERBα）會影響乙型肝炎病毒的生命周期，這種病毒-宿主間的相互作用影響了細(xì)胞和動物模型中的病毒感染過程。
——背景——
慢性乙型肝炎病毒（HBV）感染是一些肝臟疾病和癌癥的主要原因，目前沒有治愈療法，治愈感染的主要挑戰(zhàn)是消除或沉默病毒基因組的共價閉合環(huán)狀DNA（cccDNA）。晝夜節(jié)律因子BMAL1/ CLOCK和REV-ERBα是肝臟轉(zhuǎn)錄組的主要調(diào)控因子，2019年，該研究組發(fā)現(xiàn)晝夜節(jié)律元件BMAL1和REV-ERBα影響丙型肝炎病毒（HCV）的生命周期，包括病毒侵染肝細(xì)胞和RNA基因組復(fù)制，但它們在HBV復(fù)制中的作用尚不清楚。
HBV是嗜肝DNA病毒科家族的成員，其DNA是一種松弛雙連環(huán)狀DNA（rcDNA），長度約為3200 bp，與HBV聚合酶共價連接。病毒可以通過細(xì)胞表面受體NTCP進(jìn)入肝細(xì)胞，隨后rcDNA進(jìn)入肝細(xì)胞核內(nèi)，轉(zhuǎn)化為共價閉合環(huán)狀DNA（cccDNA），并整合到人體基因組中，使其病毒DNA形式能穩(wěn)定存在。而這也正是HBV能在體內(nèi)維持長期慢性感染且難以清除的關(guān)鍵。
——結(jié)果——
為了研究晝夜節(jié)律在HBV生命周期中的作用，作者首先評估了NTCP表達(dá)是否有節(jié)律性，作者選取了HepaRG細(xì)胞系來進(jìn)行試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NTCP表現(xiàn)出和Bmal1/REV-ERBα類似的節(jié)律性震蕩，并且其相位與BMAL1相同（圖1b,c）。
由于REV-ERBα是BMAL1的主要轉(zhuǎn)錄抑制因子，作者繼續(xù)研究REV-ERB在調(diào)節(jié)NTCP中的作用，發(fā)現(xiàn)沉默REV-ERBα后 NTCP mRNA水平增加。說明REV-ERBα 是NTCP的轉(zhuǎn)錄抑制子（圖1d）。
圖1 REV-ERBα 調(diào)控NTCP的節(jié)律性表達(dá)
REV-ERBα和BMAL1分別通過ROR元件（RORE）或E-box來調(diào)節(jié)基因表達(dá)。NTCP啟動子區(qū)域包含兩個RORE基序，作者進(jìn)行了Chip-qPCR分析，發(fā)現(xiàn)REV-ERBα結(jié)合的染色質(zhì)中有顯著RORE富集（圖2），說明REV-ERBα直接影響了NTCP表達(dá)和功能。
圖2 NTCP的表達(dá)受到REV-ERBα的直接調(diào)控
隨后作者構(gòu)建了HBV感染體系，用SR9009（REV-ERBα的激動劑）預(yù)處理dHepaRG細(xì)胞，然后進(jìn)行HBV感染，并通過檢測細(xì)胞內(nèi)cccDNA、RNA和病毒抗原表達(dá)來衡量病毒復(fù)制情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)病毒侵染明顯減弱了（圖3），這些數(shù)據(jù)表明，SR9009激活REV-ERBα可抑制HBV侵染靶細(xì)胞。
因為HBV一旦感染就會在肝細(xì)胞中長期存在，作者繼續(xù)研究REV-ERBα激動劑在調(diào)節(jié)HBV DNA復(fù)制中的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SR9009處理HBV感染的dHepaRG細(xì)胞后RNA、病毒抗原都顯著降低，但cccDNA水平?jīng)]有變化，表明激動劑抑制病毒轉(zhuǎn)錄。
因此作者繼續(xù)研究REV-ERBα抑制HBV轉(zhuǎn)錄的機(jī)制，分析了病毒的基因組，發(fā)現(xiàn)病毒基因組中存在9個E-box，作者猜想或許BMAL1調(diào)控了HBV的轉(zhuǎn)錄過程，chip qPCR發(fā)現(xiàn)BMAL1與E-box5區(qū)域有很明顯的結(jié)合富集（圖4），說明BMAL1與HBV 的基因組結(jié)合調(diào)控其轉(zhuǎn)錄過程，在體內(nèi)的小鼠實驗中也得到了相同的結(jié)論。
圖4 BMAL1調(diào)控HBV的轉(zhuǎn)錄
——小結(jié)——
綜上，作者發(fā)現(xiàn)了晝夜節(jié)律時鐘在HBV復(fù)制中的雙重作用：首先，REV-ERBα可以抑制NTCP表達(dá)影響HBV進(jìn)入肝細(xì)胞；其次，BMAL1結(jié)合在HBV的基因組上并增強(qiáng)病毒啟動子轉(zhuǎn)錄活性。而REV-ERBα的藥理學(xué)激活可以通過兩種方式抑制病毒的侵染和復(fù)制過程，為以后HBV的治療提供了一個新型的治療手段（圖5）。
圖5 生物鐘轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子REV-ERBα和BMAL1調(diào)控HBV的生命周期
參考文獻(xiàn)
ZhuangX, McKeating JA, et al. Circadian control of hepatitis B virus replication. Nat Commun. 2021,12(1):1658.
doi:10.1038/s41467-021-21821-0.
