EBV, viruksen latenssiproteiini LMP1 ja epigenetiikka

https://dx.doi.org/10.3390%2Fpathogens10060763.

 LONG Covid muistuttaa  reaktivoitunutta  EBV-virusinfektiota.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20005943/

 (1)

. 2010 Feb;95(2):73-83.

doi: 10.1016/j.ygeno.2009.12.001. Epub 2009 Dec 18.

EBV transformation and cell culturing destabilizes DNA methylation in human lymphoblastoid cell lines

D Grafodatskaya  ¹ , S Choufani, J C Ferreira, D T Butcher, Y Lou, C Zhao, S W Scherer, R Weksberg

Affiliations

• PMID: 20005943
• DOI: 10.1016/j.ygeno.2009.12.001

Free article

Abstract

Recent research suggests that epigenetic alterations involving DNA methylation can be causative for neurodevelopmental, growth and metabolic disorders. Although lymphoblastoid cell lines have been an invaluable resource for the study of both genetic and epigenetic disorders, the impact of EBV transformation, cell culturing and freezing on epigenetic patterns is unknown. We compared genome-wide DNA methylation patterns of four white blood cell samples, four low-passage lymphoblastoid cell lines pre and post freezing and four high-passage lymphobastoid cell lines, using two microarray platforms: Illumina HumanMethylation27 platform containing 27,578 CpG sites and Agilent Human CpG island Array containing 27,800 CpG islands. Comparison of genome-wide methylation profiles between white blood cells and lymphoblastoid cell lines demonstrated methylation alterations in lymphoblastoid cell lines occurring at random genomic locations. These changes were more profound in high-passage cells. Freezing at low-passages did not have a significant effect on DNA methylation. Methylation changes were observed in several imprinted differentially methylated regions, including DIRAS3, NNAT, H19, MEG3, NDN and MKRN3, but not in known imprinting centers. Our results suggest that lymphoblastoid cell lines should be used with caution for the identification of disease-associated DNA methylation changes or for discovery of new imprinted genes, as the methylation patterns seen in these cell lines may not always be representative of DNA methylation present in the original B-lymphocytes of the patient.

2009 Elsevier Inc. All rights reserved. 

(2) 

. 2009 Jun;19(3):158-64.

doi: 10.1016/j.semcancer.2009.02.012. Epub 2009 Feb 24.

Epigenetic dysregulation of the host cell genome in Epstein-Barr virus-associated neoplasia

Hans Helmut Niller  ¹ , Hans Wolf, Janos Minarovits

Affiliations

• PMID: 19429479
• DOI: 10.1016/j.semcancer.2009.02.012

Abstract

Epstein-Barr virus (EBV), a human herpesvirus, is associated with a wide variety of malignant tumors. The expression of the latent viral RNAs is under strict, host-cell dependent transcriptional control. This results in an almost complete transcriptional silencing of the EBV genome in memory B-cells. In tumor cells, germinal center B-cells and lymphoblastoid cells, distinct viral latency promoters are active. Epigenetic mechanisms contribute to this strict control. In EBV-infected cells, epigenetic mechanisms also alter the expression of cellular genes, including tumor suppressor genes. In Nasopharyngeal Carcinoma, the hypermethylation of certain cellular promoters is attributed to the upregulation of DNA methyltransferases by the viral oncoprotein LMP1 (latent membrane protein 1) via JNK/AP1-signaling. The role of other viral latency products in the epigenetic dysregulation of the cellular genome remains to be established. Analysis of epigenetic alterations in EBV-associated neoplasms may result in a better understanding of their pathogenesis and may facilitate the development of new therapies.

 

 

 

NF-kB ja EBV

Alla lähteenä mainitussa kirjassa, joka monipuolisesti käsittelee NF-kB systeemiä, on kuvattu myös onkogeenisia viruksia, jotka käyttävät tätä järjestelmää kohteenaan. Tällaisia viruksia ovat ihmisen T-solu leukemia tyyppi 1- virus HTLV1, Kaposin sarkoomaan liittyvä herpes virus KSHV ja maailmassa yleinen EBV virus, Epstein-Bar virus. Nämä virukset koodaavat spesifisiä onkoproteiineja, joiden kohteena on NF-kB-järjestelmän erilaiset signaloivat komponentit, mistä johtuu, että NF-kB-järjestelmä joutuu pysyvään pinttyneeseen aktivaatiotilaan.

Tällä aktivaatio tai preaktivaatiotilalla taas on merkitystä muitten tautien suhteen, esim lintuinfluenssaviruksen infektoimiskyvyn suhteen ja muun taudin esim influenssan kulkuun eri yksilöillä.

Tämän takia on syytä silloin tällöin koettaa ymmärtää EBV-viruksen olemassaolon merkitystä. Onko se haitaton vai tulisiko siihen jollain tavalla suhtautua, esim. kehitellä jotain rokotetta, joka olisi enemmän hyödyksi kuin haitaksi. EBV viruksen suhteen voi kaikki tällainen olla kuitenkin enemmän haitaksi. onhan sitä 90%.lla maailman väestöä.

• Miten NF-kB aktivoituu kun EBV virus sitoutuu ja menee naiviin B-soluun?

Jos kyse on naiiveista B-lymfosyyteistä, niin EBV:n pääasiallinen vaipan glykoproteiini gp350/220 sitoutuu CD21(cluster of differentiation 21) tekijään joka on komplementtireseptorityyppi 2 (CR2) solun pinnalla.
Sitoutuminen tähän CD21 molekyyliin triggeröi NF-kB aktivaation.

Tästä sitoutumisesta seuraa (NF-kB inhibiittorin) IkB alfa:n fosforyloituminen proteiinikinaasilla PKC. Siitä seuraa sen hajoaminen ja nyt alkaa akkumuloitua tumaan p50 ja RelA hetero- ja homodimeerejä (NF-kB perhettä) . Kun NF-kB on aktivoitunut, virus DNA:ta menee solun tumaan ja latenttia virusproduktia alkaa transkriboitua seurauksena NF-kB:lle responsiivisen elementin triggeröitymisestä EB-viruksen Wp promoottorissa.
Sen takia EBV viruksen sitoutuminen aloittaa NF-kB aktivoitumisen- mitä taas onnistunut solun infektoiminen vaatii.
NF-kB aktiivisuus vuorostaan myös säätää ylös CD21 molekyylin ilmenemistä B-solussa, mikä lienee positiivinen feed back lisäämässä solun alttiutta päästää EBV-virusta sisäänsä.

• Miten NF-kB toimii kun vallitsee latentti EBV infektio?

EBV LMP1 proteiini on tarpeen viruksen latenssin muodostumiselle, vaikka sen tarve näyttää olevan vain väliaikaista ohimenevää ihmisessä tapahtuvan primäärin EBV virusinfektion aikana. Sitä on tavattu koeputkessa EBV- lymfoblastisolulinjasta kuten myös juuri infektoituneissa B-lymfosyyteissä latentin infektion aikana.
LMP1 aktivoi vahvasti NF-kB signaalitien ja vuorostaan säätyy itsestään ylös NF-kB:n avulla. Tämä on amplification loop, kiihtyvä lenkki, joka pitää vakaasti yllä korkeita NF-kB pitoisuuksia EBV-latenssin aikana.
EBV LMP1 on tärkeä latenssin ylläpidossa ja se voi vaimentaa lyyttisen reaktivaation NF-kB:sta riippuvan tai riippumattoman tien välityksellä.

LMP2 vaikuttaa myös NF-kB-signalointiin niissä lymfoomissa, jotka ovat EBV assosioituneita ja tämän se tekee epäsuoraa tietä.
Paradoksaalisesti EBNA1 proteiini sääti alas NF-kB signaalin eräissä nenänielun karsinoomasoluissa estämällä IKK alfa/beta fosforylaation.

EBNA1 antigeenia ilmenee kaikissa EBV+ jakaantuvissa soluissa, joten voidaan olettaa, että EBV on kehittänyt mekanismin, millä se säätää alas tämän transkriptiotekijän kehoinfektion aikana, jotta se välttää immuunijärjestelmän taholta tulevan tunnistuksen ( ja täten eliminoiduksi tulemisen).

On mahdollista, että NF-kB on vain ohimenevästi säätynyt ylös latenssin aikana, mutta pitkäaikaisen virusinfektion aikana sen aktiviteetti jäänee matalaksi.
Kuitenkin tällaista NF-kB:n alassäätymistä EBNA1:llä on raportoitu vain epiteliaalisista soluista, joten sen täytyy olla soluspesifistä eikä sitä ilmene latentisti infektoituneissa B-solureservoaareissa.

• Miten NF-kB suhtautuu EBV reaktivaation lyyttisessä reaktivoitumisessa?

EBV koodaa varhaisia proteiineja ( immediately early proteins) ZTA, BZLF1, bZIP tai ZEBRA. Seikka on tärkeä, jotta tapahtuisi vaihde lyyttisen replikaatioon. NF-kB pystyy estämään ZTA-ilmenemisen, erityisesti RelA proteiinillaan. Vuorostaan ZTA pystyy indusoimaan RelA proteiinin translokoitumisen tumaan ja samalla estämään sen transkriptionaalisen aktiivisuuden.
Sentakia NF-kB on tärkeä latenssin ylläpitäjänä ja sellaiset soluperäiset muutokset, jotka johtavat NF-kB-vähenemiseen, voivat johtaa ZTA ilmenemiseen.
Ja toisaalta kun indusoituu ZTA-expressio ( esim. B-solun differentioitumisen aikana kohti plasmasolua XBP-1 tekijästä) tämä johtaa NF-kB tumatekijän vähenemiseen, mikä taas sallii suuremman ZTA ilmenemispitoisuuden ja se propagoi lyyttistä kaskadia.

NF-kB on myös tärkeässä osassa lyyttisen virusreplikaation aikana vaikuttamalla ympäröiviin infektoitumattomiin tulehduksellisiin soluihin. EBV dUTPaasin vapautuminen perifeerisen veren mononukleaaristen solujen ja niistä peräisin olevien makrofagien mikromiljööseen aktivoi näissä soluissa Tollin reseptorien kaltaisten reseptorien (TLR2) välityksellä NF-kB:n .
Tämä dUTPaasi on nonstrukturelli virusproteiini, jota tuottuu lyyttisen vaiheen aikana EBV viruksesta. EBV-viruksen dUTPaasin kehittämä NF-kB aktivaatio loppujen lopuksi moduloi paikallista immuunivastetta, kun sytokiinieritys sen takia nousee, erityisesti IL-6 ja IL-10 eritykset.

• Miten latentit virusproteiinit LMP1 ja LMP2 aktivoivat NF-kB mekanismin?

LMP1 on kaikkein tärkein EBV antigeeni (tuote), mikä aiheuttaa konstitutiivisen NF-kB aktiivisuuden useimmissa EBV-virukseen liittyvissä pahanlaatuisissa taudeissa ja sillä on transformaatiokykyä niin kehossa kuin koeputkessa.
Se sitoo TRAF (TNF receptor associated factor) , indusoi NF-kB säätöiset geenit, jotka edistävät solun elossapysymistä ja proliferaatiota, mutta LMP1 indusoi monia eri signaaliteitä.
LMP2 on funktionaalinen homologi B-solujen BCR reseptorille, estää B-solun antigeenin indusoimaa aktivoitumista , vaikuttaa että B-solut ohittavat kehityksessään tärkeitä kontrollikohtia ja välttävät luuytimen, kolonisoituvat perifeerisiin lymfaattisiin elimiin. LMP2A ei voi yksin aktivoida NF-kB mutta vahvistaa LMP1 signalointia lisäämällä sen puoliintumisaikaa. LMP2 aktivoi PI3K, Akt, mTOR signaloinnin ja antaa elossapysymissignaaleja BCR negatiivisille B-soluille.

• Mikä osuus on NF-kB:llä EBV välitteisessä onkogeneesissä?

NF-kB signaalitien relevanssi on voitu osoittaa EB virusväliteisessä lymfomageneesissä. Jos on voitu eliminoida NF-kB aktiivisuus, indusoituu EBV-infektoidussa lymfoomasolussa apoptoosi koe-eläimessä ja koeputkessa. Tämä viittaa siihen että NF-kB on essentielli signaalitie, jonka virusperäinen onkoproteiini on aiheuttanut. RNAinterferenssitutkimuksilla on saatu selville että EBV virusantigeeni LMP1 omaa keskisen osuuden NF-kB-signaloinnin aktivoimisessa, mikä taas on välttämätön infektoituneen lymfoomasolun elossapysymiselle jatkossa.

Lähde:
Shao-Cong Sun and Ethel Cesarman: NF-kB as a target for oncogenic viruses
In: Michael Karin: NF-kB in health and Disease. Springer 2011