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ORF75のKSHVとカポジ肉腫における役割

KSHV関連疾患におけるORF75の発現と調節を探る。

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KSHVとORF75のインKSHVとORF75のインサイトが明らかになった。ORF75のKSHV関連疾患における役割
目次

カポジ肉腫ヘルペスウイルス(KSHV)、別名ヒトヘルペスウイルス8(HHV8)は、いくつかの病気を引き起こすウイルスだよ。カポジ肉腫(がんの一種)、原発性腹水リンパ腫(非ホジキンリンパ腫の一種)、多中心性キャッスルマン病、KSHV関連炎症性サイトカイン症候群などが含まれる。カポジ肉腫は血管でできた腫瘍として現れて、地中海地域やアフリカの一部、HIVに感染して免疫力が低下している人々によく見られる。

KSHVは大きなウイルスで、二本鎖DNAを持ってる。ゲノムの長さは約140,000塩基対で、約90から100のタンパク質をコードしている。KSHVは他のウイルスと同様に、主に2つの状態で存在できる:遅延状態(潜伏期)で一部の遺伝子だけがアクティブな状態と、活発な状態(裂転複製)で多くの遺伝子が発現してウイルスが増殖する状態。

裂転期には、KSHVのさまざまな遺伝子が特定の順序で発現して、新たなウイルス粒子が生産される。一部の遺伝子は細胞シグナルによっても活性化されることがあって、ウイルスが宿主の細胞機構と複雑に相互作用することを示している。

KSHVにおけるORF75の役割

KSHVの重要な遺伝子の一つがORF75。これはゲノムの重要な領域とは反対側にある遺伝子だ。ウイルスの活発なサイクルの後期に発現がピークに達するため、後期遺伝子として分類される。ORF75はKSHVのライフサイクルにおいて重要な役割を果たし、ウイルスのゲノムの複製と新たなウイルス粒子の生産を助けている。

研究者たちは、ORF75が一般的に後期遺伝子と見なされているにもかかわらず、カポジ肉腫に関連する腫瘍でも発現していることを発見した。この発現は細胞の種類によって異なり、血管細胞に似た細胞など特定の細胞で高いレベルが見られる。ORF75の発現は、特定の領域に結合してその活性を高める転写因子Sp1によって調節されている。

最近の研究では、潜伏感染した内皮細胞において、ウイルスが活発に複製していない時でもORF75 RNAが存在することが示された。これはORF75が活発な感染中の後期遺伝子だけでなく、他の機能も持っている可能性を示している。

カポジ肉腫病変におけるORF75発現の調査

ORF75がカポジ肉腫の病変でどのように発現するかを理解するために、科学者たちは特定の技術を使って組織サンプルにおけるORF75 RNAの存在を可視化した。 KSHVに感染し、ウイルスに関連するタンパク質を示すほとんどの細胞でORF75の発現の兆候が見られた。これはORF75がこれらの腫瘍の多くでアクティブであることを示している。

研究はさまざまな細胞の種類に焦点を当て、ORF75の発現レベルがどのように異なるかを調べた。まず、KSHVに感染した特定の細胞株を作成し、ORF75とその関連遺伝子の発現を分析した。潜伏感染した内皮細胞株は、B細胞のような他の細胞よりもはるかに高いORF75発現を示した。

ORF75発現のメカニズムの理解

研究はORF75プロモーターの配列にも注目し、遺伝子発現の指示が見つかる場所を調査した。ORF75転写を活性化するのに役立ついくつかの重要な要素を特定し、さまざまな転写因子の役割に焦点を当てた。プロモーターの近位領域、Sp1結合部位が存在する場所は、内皮細胞での高いORF75発現を維持するために重要であることがわかった。

初感染の間、ORF75 RNAの量は徐々に増加し、これはその発現が他のウイルス遺伝子とは独立した要因によって調節されていることを示唆している。この研究では、ウイルスが活発に複製していないときでもORF75プロモーターが高い活性を持っていることが示された。

ORF75調節におけるSp1の役割

Sp1転写因子はORF75プロモーターの高い活性にとって不可欠だ。科学者たちがプロモーターのさまざまな変異が遺伝子活性にどのように影響するかを調べたとき、プロモーター内の要素が一緒に働いてORF75の発現を促進することを発見した。Sp1要素を除去したり変異させたりすると、転写活性が大幅に低下した。

さらに、研究はSp1蛋白質がプロモーター領域に結合し、ORF75発現を開始するのを助けることも示した。Sp1蛋白質の存在は細胞の種類によって異なり、生成されるORF75のレベルに影響を及ぼしている。

細胞の種類によるORF75発現の違い

研究では、さまざまな細胞株におけるORF75の発現を比較し、特に内皮細胞とB細胞に焦点を当てた。B細胞は全体的にSp蛋白質のレベルが高いにもかかわらず、ORF75プロモーター活性は内皮細胞よりもずっと低かった。これは、B細胞でORF75をアクティブにするのを防ぐ他の調節メカニズム、特に抑制因子が働いている可能性があることを示唆している。

テストを通じて、OCT2やBCL6のような抑制因子がORF75発現を抑制する上で大きな影響を与えることが確認された。この抑制はB細胞では特に顕著で、これらの細胞で潜伏状態を優先するメカニズムがあることを示唆している。

Sp1蛋白質の変異体とKSHV再活性化

KSHV再活性化中にSp1蛋白質を調べると、裂転期に出現するさまざまなアイソフォームの存在が確認された。これらのSp1蛋白質の変異は、ORF75や他の遺伝子がウイルス再活性化中にどのように反応するかに影響を与える可能性がある。

細胞株でのテスト中、特定のSp1の形が裂転期中の活性の増加に関連付けられ、ウイルス調節のダイナミックな性質を強調している。これらの代替Sp1の存在は、KSHV遺伝子がどのように制御されるかに複雑さを加えている。

ORF75の自己調節とその広範な効果

研究はまた、ORF75が自らの発現や他のKSHV遺伝子に影響を与えることができるかどうかについても考慮した。ORF75蛋白質が存在すると、そのプロモーター活性が大幅に高まることがわかった。この自己調節は、KSHVが活発なフェーズの間にORF75の発現を増幅するフィードバックメカニズムを示している。

さらに、ORF75はウイルスのライフサイクルに重要な他のKSHV遺伝子の発現を強化することも示された。これはORF75が自身の発現だけでなく、ウイルス内のより広範な遺伝子発現を調整しており、ウイルスの複製と拡散に寄与していることを示している。

概要と影響

要するに、KSHVのORF75はウイルスのライフサイクルにおいて興味深い遺伝子で、ウイルスの複製中に活性な後期裂転遺伝子であり、特にカポジ肉腫の内皮細胞で発現する潜伏遺伝子でもある。ORF75の調節は複雑で、細胞の種類に基づいてその発現に影響を与えるさまざまな転写因子や抑制因子が関与している。

ORF75とその調節メカニズムの研究から得られた洞察は、カポジ肉腫のようなKSHV関連疾患を標的にする新しい治療戦略の道を開くかもしれない。このウイルスが宿主細胞とどのように相互作用し、自らの発現を制御することができるのかを理解することは、KSHVに関連する疾患と戦うために重要になるだろう。

オリジナルソース

タイトル: The Elevated Expression of ORF75, a Lytic KSHV Gene, in Kaposi Sarcoma Lesions is Driven by a GC-rich DNA cis Element in its Promoter Region

概要: The spindle cells of Kaposi sarcoma (KS) lesions primarily express Kaposi sarcoma herpesvirus (KSHV) latent genes with minimal expression of lytic genes. However, recent transcriptome analyses of KS lesions have shown high expression of KSHV open reading frame (ORF) 75, which is considered a late lytic gene based on analyses in primary effusion lymphoma (PEL) lines. ORF75 encodes a pseudo-amidotransferase that is part of the viral tegument, acts as a suppressor of innate immunity, and is essential for viral lytic replication. We assessed a representative KS lesion by RNAscope and found that ORF75 RNA was expressed in the majority of latency-associated nuclear antigen (LANA)-expressing cells. Luciferase fusion reporter constructs of the ORF75 promoter were analyzed for factors potentially driving its expression in KS. The ORF75 promoter construct showed high basal transcriptional activity in vitro in endothelial cells, mediated by a proximal consensus specificity protein 1 (Sp1) (GGGGCGGGGC) element along with two distal CCAAT boxes. Sp proteins formed complexes with the proximal consensus Sp1 element to activate ORF75 promoter transcription. We also found evidence that a repressive factor or factors in B cells, but not endothelial or epithelial cells, interacted with more distal elements in the ORF75 promoter region to repress constitutive ORF75 expression in B cells. Alternate forms of Sp1 were found to accumulate during latency and showed substantial enrichment during viral lytic replication in PEL cells and infected endothelial cells, but their functional significance is unclear. We also found that ORF75 can in turn upregulate its own expression and that of other KSHV genes. Thus, while ORF75 acts primarily as a lytic gene in PEL cell lines, Sp proteins induce substantial constitutive ORF75 transcription in infected endothelial cells and this can account for its high expression in KS lesions. Author SummaryIn our study, we explored KSHV ORF75, a tegument protein that is increasingly being appreciated as playing a vital role in KSHV replication and inactivating the innate immune response. ORF75 is characterized as a late lytic protein but has been recently found to be consistently expressed in Kaposis sarcoma (KS) lesions, which generally express only latent KSHV genes. Our findings reveal that ORF75 is constitutively expressed in endothelial and epithelial cells, and to a lesser extent B-cells. We found that constitutive expression of ORF75 is largely mediated by specificity (Sp) proteins binding to a proximal Sp1 site in the ORF75 promoter region. Moreover, we found that the lower expression of ORF75 in KSHV-infected B cells is due to suppressive factors acting at a more distal region of the ORF75 promoter. We further found that ORF75 can enhance expression of its own RNA as well as that of several other KSHV proteins, including replication and transcription activator (RTA) and latency associated nuclear antigen (LANA). This constitutive expression of ORF75, a late lytic gene, can explain how it can play such an important role in the earlier steps in KSHV lytic activation and underscores the importance of this gene.

著者: Robert Yarchoan, A. Nair, D. A. Davis, A. Warner, B. Karim, R. Ramaswami

最終更新: 2024-09-26 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.26.615194

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.26.615194.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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