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HPV-18と皮膚細胞の相互作用に関する新しい知見

研究により、特定の転写因子が皮膚細胞におけるHPV-18の挙動にどのように影響するかが明らかになった。

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HPV-18:HPV-18:転写因子の探求写因子の影響を明らかにした。研究が皮膚細胞におけるHPV-18への転
目次

ヒトパピローマウイルス(HPV)は、性感染症でとても一般的な感染症だよ。これらのウイルスは、たくさんの癌を引き起こすことで知られていて、世界的な健康問題になってるんだ。特にHPVは、毎年の新しい癌の約5%を占めていて、子宮頸部や他の生殖器、そして喉などに影響を与えるんだ。HPVの中でも、HPV-16とHPV-18は特に重要で、子宮頸癌の70%以上を占めてる。

HPVのライフサイクル

HPVは皮膚や粘膜の外層で繁殖するんだ。そのライフサイクルは、皮膚細胞の発達プロセスに密接に関連してる。HPV感染は皮膚細胞の基底層から始まり、ウイルスの遺伝子が少数存在するんだ。細胞が増殖して上に移動するにつれて、ウイルスは自分のタンパク質を作り始めて、このライフサイクルを続けるためにはそれが重要なんだ。このタンパク質はE6とE7と呼ばれ、感染した細胞が通常の成熟プロセスを避けて、代わりに分裂を続けるのを助けるんだ。

HPVのゲノムの特定のDNA領域の活動が、このウイルスプロセスに強く影響を与えることが分かってる。研究者たちは、ウイルスが宿主細胞とどのように相互作用するかを制御する重要な遺伝子の発現を高めたり減らしたりする要素を特定したんだ。

HPVにおける転写因子(TF)の役割

転写因子は遺伝子の発現を調節するのを助けるタンパク質なんだ。特定のDNAの部分に結合して、遺伝子の活動を促進したり抑制したりすることができる。HPV感染では、特定の転写因子が感染した細胞でウイルスの挙動を制御する重要な役割を果たしてる。

研究によると、多くの転写因子がHPVのゲノムの部分、特にロングコントロール領域(LCR)に結合することがわかった。Oct-1、TEF2、NF1、AP-1、YY1などのよく知られた転写因子が特定されてるけど、HPV-18にどのように影響を与えるかはまだ十分に探求されていない転写因子もたくさんいるんだ。

研究の焦点:重要なTFの特定

転写因子とHPV-18のライフサイクルの関連を理解するために、研究者たちは皮膚細胞の成長と分化のさまざまな段階でウイルスの挙動を調節する重要な因子を特定することを目指したんだ。345の転写因子の結合活性を未分化と分化した皮膚細胞で比較したんだ。このプロセスで、細胞が分化する際に結合能力に変化を示した40の転写因子が明らかになった。

その中から、PAX6、HMGB1、NFE2、FOXIの4つが深く調査されることになった。これらの転写因子はHPV-18と皮膚細胞の分化に与える影響について十分に研究されていなかったんだ。

研究者たちは特定の実験技術を使って、PAX6、HMGB1、NFE2がHPV-18のLCRに直接結合することを確認したんだ。これがウイルスのライフサイクルを調節する可能性があることを示しているんだ。

分化がTF活動に与える影響

通常の皮膚組織では、細胞の分化が起こって、皮膚細胞が成熟して層を上に移動するんだ。このプロセス中に、異なる転写因子のレベルや活動が大きく変わることがあるんだ。つまり、同じ転写因子でも、未分化の細胞と完全に分化した細胞では、HPVの活動に対する影響が異なることがあるんだ。

たとえば、研究者がPAX6、HMGB1、NFE2、FOXIが分化した細胞と未分化の細胞でどう振る舞うか調べたとき、PAX6とHMGB1は未分化の細胞でHPV-18の活性を一般的に減少させることがわかった。一方で、FOXIは特に未分化の状態でHPV-18の発現を活性化するように見えたんだ。

E6とE7が転写因子に与える影響

高リスクHPV、特にHPV-18は、感染した細胞の通常のプロセスに干渉できるE6とE7のタンパク質を産生するんだ。これらのオンコプロテインは転写因子の機能を変えることができ、その結果、ウイルスの活動に影響を与え、癌の発生に寄与する可能性もあるんだ。

研究者たちがHPV-18のE6とE7で不死化された皮膚細胞を調べたとき、これらの因子がすべての細胞層でより広範に発現していることに気づいたんだ。これは、E6とE7が正常な皮膚細胞の分化と増殖を妨げる役割を果たし、ウイルスが持続し、癌につながる可能性があることを示唆しているんだ。

TFの分析の方法論

研究者たちは、転写因子、HPV、皮膚細胞の分化の関連を探るために、一連の高度な実験技術を利用したんだ。細胞培養を利用して、未分化の皮膚細胞と分化した皮膚細胞を操作して、さまざまな転写因子がどう振る舞うのかを観察したんだ。

細胞培養

最初のステップは、特定の条件下で皮膚細胞を育てることだよ。HaCaT細胞株は、皮膚細胞の振る舞いを研究するための人気のモデルなんだ。この研究では、カルシウムを使ってこれらの細胞の分化を誘導したんだ。カルシウムが、細胞が成熟して層を形成する自然な環境を模擬するんだ。

核タンパク質抽出

転写因子がDNAに結合する様子を研究するために、研究者たちは皮膚細胞から核タンパク質を抽出した。これは、タンパク質-DNAの相互作用を検出するための特別なアッセイを使って、転写因子の結合活性を分析することに続いた。

クロマチン免疫沈降

クロマチン免疫沈降(ChIP)アッセイが行われて、転写因子がHPV-18ゲノム内のどこに結合しているかを特定するために使用されたんだ。この技術では、タンパク質とDNAをクロスリンクさせ、その後抗体を使って関心のあるタンパク質とその結合したDNAを引き下ろすんだ。研究者たちは、その後DNAを分析して、特定の転写因子に関連する領域を確認できたんだ。

研究の結果

この研究の結果は、転写因子とHPV-18の複雑な相互作用を明らかにしたんだ。PAX6、HMGB1、NFE2がウイルスのライフサイクルを調節する重要なプレイヤーであり、特に皮膚細胞の分化段階で重要だってわかった。これらはHPV-18のLCRに直接結合して、ウイルスの発現を制御するのに必要なんだ。

興味深いことに、PAX6とHMGB1は一般的にHPV-18の転写を抑制したけど、FOXIは特に未分化の細胞ではHPV-18を活性化するように見えた。これは、細胞の状態が転写因子とウイルスの相互作用に大きく影響することを示唆してるんだ。

研究結果の意義

この研究の結果は重要な意義を持ってる。転写因子がHPV-18とどのように相互作用するかを理解することで、ウイルスのライフサイクルや皮膚細胞の分化との関係について重要な洞察を得られるんだ。この知識は、これらのプロセスを妨害するターゲット療法の開発に役立つかもしれないし、HPV関連の疾患や癌を防ぐための新しい戦略を提供するかもしれないんだ。

今後の方向性

これからは、HPVのライフサイクルにおけるさまざまな転写因子の役割を引き続き探求することが重要なんだ。これらの因子がどのように相互作用するか、異なる細胞型でウイルス活性に影響を与えるか、感染や治療に対してどのように変化するかに関する未回答の質問がたくさん残っているんだ。

研究者たちは、他の高リスクHPVタイプにも調査を行って、もし同じようなパターンが存在するかを確認することも考慮すべきだね。これでHPVの生物学や人間の健康に対する影響をより広く理解できるかもしれないから。

結論

要するに、この研究は、皮膚の細胞の分化に応じてHPV-18の活動を調節する特定の転写因子の重要な役割を強調しているんだ。この証拠は、これらの因子がウイルスのライフサイクルに影響を与えるだけでなく、HPVのE6とE7のオンコプロテインと相互作用して、細胞の挙動に影響を与え、癌の発生に寄与する可能性があることを示唆してる。このメカニズムをより深く理解することで、HPV関連の疾患に対する革新的な治療法や予防戦略が開発される道が開けるかもしれないんだ。

オリジナルソース

タイトル: Virus-host interaction: investigating novel transcription factors involved in coupling HPV life cycle and epithelial differentiation.

概要: High-risk human papillomavirus (HPV) causes almost all cervical cancer, and HPV-18 is the second most prevalent type. The HPV life cycle is intimately associated with the epithelial differentiation program, and the repertoire of cellular transcription factors (TFs) has a crucial role in coordinating viral gene expression across epithelial layers. We aimed to identify host TFs involved in the virus differentiation-dependent life cycle. We initially compared the DNA binding activity of 345 TFs in nuclear extracts of undifferentiated and high calcium-induced differentiated HaCaT cells. Next, we searched in silico for putative binding sites within the HPV-18 long control region (LCR) for the TFs affected by differentiation. Chromatin immunoprecipitation assays (ChIP) were used to assess direct binding of selected TFs, protein levels were evaluated by immunohistochemistry in rafts obtained from human foreskin keratinocytes (HFK) and HPV-18 E6/E7 immortalized HFK, and the impact upon LCR activity was measured in reporter assays. The binding activity of 40 TFs was influenced by differentiation among which 16 putative binding sites within the LCR were identified. We next focused our analysis in PAX6, HMGB1, FOXI1, and NFE2, and all bound to the LCR except FOXI1. Whether FOXI1 activates HPV-18 early promoter activity, PAX6, HMGB1, and NFE2 inhibit viral transcription in undifferentiated normal HFK in which these proteins are mostly expressed. Finally, HPV-18 E6/E7 impaired the normal expression of these TFs throughout epithelial layers. In conclusion, we describe the involvement of PAX6, HMGB1, NFE2, and FOXIl in coupling HPV-18 transcriptional regulation with the epithelia differentiation program, a key event for the productive HPV life cycle. Furthermore, these TFs may also be relevant for HPV-driven carcinogenesis. The identification of proteins involved in the differentiation-dependent HPV life cycle and viral induced transformation may contribute to unveiling novel therapeutic targets for HPV-related malignancies. Author SummaryHPV-16 and HPV-18 respond together for over 70% of cervical cancers. HPV infection is established in basal layers cells of the stratified epithelia and the viral life cycle is highly dependent on the epithelial differentiation program. In this study, we focused on identifying host transcription factors (TFs) involved in the finely tuned regulation of the HPV-18 differentiation-dependent life cycle. We initially screened 345 cellular TFs and found 40 with differential binding activity after differentiation, among which we chose to focus on PAX6, HMGB1, FOXI1, and NFE2. Besides investigating TFs binding to HPV-18 LCR in silico and with immunoprecipitation assays, we evaluated protein levels throughout epithelial layers and demonstrated that the impact of these TFs upon HPV-18 early promoter activity depends on the differentiation status of cells. Finally, we show that HPV-18 oncoproteins lead to abnormal expression of these TFs. Our results contribute to a clearer understanding of pivotal mechanisms governing spatiotemporal regulation of viral early transcription and open avenues for innovative therapeutic strategies for HPV-associated diseases.

著者: Aline Lopes Ribeiro, V. T. Nunes, A. S. Caodaglio, R. A. Lima, J. S. Pereira Sobrinho, L. Sichero

最終更新: 2024-06-22 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.21.599992

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.21.599992.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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。

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