乙型肝炎病毒（Hepatitis B virus, HBV）感染是世界范圍內(nèi)重要的公共衛(wèi)生問題， 慢性HBV感染是肝硬化和肝癌等疾病的重要誘因。HBV具有復(fù)雜而獨(dú)特的生活史，已有的治療手段尚不能治愈乙肝。目前有各種新藥在積極研發(fā)中，對(duì)HBV感染越來越深入的科學(xué)認(rèn)識(shí)也在有力推動(dòng)徹底治愈乙肝的進(jìn)程。

2021年6月29日，北京生命科學(xué)研究所/清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院李文輝實(shí)驗(yàn)室在《Cell Reports》雜志發(fā)表題為“Transcriptionally Inactive Hepatitis B Virus Episome DNA Preferentially Resides in the Vicinity of Chromosome 19 In 3D Host Genome Upon Infection”的研究論文。論文報(bào)告了HBV感染肝細(xì)胞后，細(xì)胞核內(nèi)病毒DNA分子在宿主3D基因組中的分布特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)非活躍轉(zhuǎn)錄的病毒DNA分子優(yōu)先富集在核內(nèi)19號(hào)染色體附近等區(qū)域。

HBV通過細(xì)胞受體NTCP感染細(xì)胞后，其病毒基因組在細(xì)胞核內(nèi)形成共價(jià)閉合環(huán)狀（ccc）DNA儲(chǔ)存池。cccDNA不與宿主DNA整合，是HBV病毒復(fù)制的關(guān)鍵中間體和轉(zhuǎn)錄的唯一模板。由于細(xì)胞內(nèi)cccDNA分子數(shù)量極為有限，且很小僅有3.2kb，研究困難，所知不多。李文輝實(shí)驗(yàn)室利用基于NTCP的HBV感染培養(yǎng)系統(tǒng)，在Southern blot等傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，綜合多學(xué)科手段開發(fā)新的研究方法，解析cccDNA的基本生物學(xué)特征。如同各種生物的地理分布構(gòu)成并受生態(tài)系統(tǒng)的影響，在微觀層面，生物大分子在細(xì)胞中的定位也是其發(fā)揮作用的前提和基礎(chǔ)。本文研究了HBV基因組DNA在細(xì)胞核中的空間定位這一基本的病毒生物學(xué)問題。

研究人員通過基于HBV序列的4C測(cè)序分析(chromosome conformation capture-based sequencing)和高靈敏度HBV特異性FISH(fluorescence in situ hybridization)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)入侵的 HBV DNA 在宿主細(xì)胞核內(nèi)具有一定的分布規(guī)律。特別是非活躍轉(zhuǎn)錄的HBV DNA 優(yōu)先分布在靠近宿主19號(hào)染色體（chr.19）附近的核區(qū)。而且，這些核內(nèi)HBV DNA分子在chr.19附近并非均勻分布，而是主要聚集在該染色體上的 12 Mb，37 Mb，44 Mb，52 Mb，58 Mb 等5個(gè)區(qū)域周圍。人chr.19較小，但基因密度是最高的一條染色體。通過Hi-C測(cè)序、FISH分析、及整合多組學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這5個(gè)區(qū)域在空間上靠近,且具有異染色質(zhì)特性。伴隨著HBV DNA轉(zhuǎn)錄的活化，其在19號(hào)染色體上5個(gè)區(qū)域的富集顯著降低，而在宿主染色體轉(zhuǎn)錄活躍區(qū)域的富集明顯增加。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，HBV這種受限的定位模式主要是通過SMC(structural maintenance of chromosomes (SMC)) 5/6 復(fù)合體及其病毒拮抗因子HBV x 蛋白 (HBx) 的相互作用來調(diào)節(jié)的。

該研究報(bào)告了HBV生活史中，以前并不為人所知的一個(gè)重要特征，深化了對(duì) HBV 感染的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也為開發(fā)新的治療方案提供了新的視角。此外，該研究開發(fā)的相關(guān)方法也為以cccDNA 作為模型，研究病毒和宿主之間的關(guān)系提供了有力的技術(shù)手段。

李文輝實(shí)驗(yàn)室博士生湯定斌和吳雨濛，趙汗青博士對(duì)本工作有重要貢獻(xiàn)，其他作者包括彭博博士、郜振超博士、孫銀燕博士、段金志博士、祁永和博士、李云飛、周忠敏、郭桂蘭、張昱博士、李程博士、和隋建華博士等。該研究由科技部、北京市科委、清華大學(xué)等資助，在北京生命科學(xué)研究所完成。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109288

來源：NIBS