馬立克病(Marek's Disease,MD)是 由 MD 病 毒(MDV)引起的雞惡性T 淋巴細(xì)胞增生性腫瘤病,是危害世界養(yǎng)禽業(yè)的嚴(yán)重傳染病之一。DNA 損傷應(yīng)答通路(DNA damage response,DDR)是致癌病毒感染的傳感器,在宿主防御系統(tǒng)中,病毒感染后可以通過病毒復(fù)制應(yīng)激,病毒蛋白與DDR組分互作和誘導(dǎo)活性氧等機制激活DDR 通路,而致瘤病毒也進化出拮抗宿主DDR 的機制,導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定和損傷DNA 的蓄積,最終誘發(fā)癌變。DDR 幾乎是所有致瘤病毒的共同靶點,包括 MDV,但是 DDR 通路如何在MDV 生命周期中起作用尚未明確。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子家族(STAT)是細(xì)胞內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子,調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、機體免疫反應(yīng)、細(xì)胞增殖、凋亡和分化。STAT 家族成員STAT3 是一個致瘤基因,在病毒急性感染期被激活,在致瘤病毒的生命周期中具有重要作用。然而,STAT3 在MDV 感染過程中如何發(fā)揮功能尚無研究。
近期,《 Journal of Virology》上發(fā)表了“ Marek's Disease Virus Disables the ATR-Chk1 Pathway by Activating STAT3”的研究論文,通信作者為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院的錢鶯娟教授。該研究揭示了MDV 在復(fù)制過程中與DDR 通路及STAT3 之間的相互作用機制。通過彗星試驗,發(fā)現(xiàn)MDV 感染雞胚成纖維細(xì)胞可以引起細(xì)胞DNA 損傷,感染時間越長,損傷越嚴(yán)重。而且,MDV 感染細(xì)胞中 DDR 標(biāo)志物 p53 和 p21 蛋白的表達水平升高,表明 MDV感染造成細(xì)胞內(nèi) DNA 損傷并激活 DDR 通路。此外,利用ATR 通路特異性抑制劑VE-821 阻斷CEF胞內(nèi) ATR 通路后,MDV 的復(fù)制增加;相反,經(jīng) ATR 通路激活藥物羥基脲(HU)處理細(xì)胞,MDV 復(fù)制被明顯抑制。重要的是,western blot 結(jié)果顯示,MDV 感染早期即可激活A(yù)TR 通路,細(xì)胞內(nèi)Chk1 磷酸化水平升高,而感染 16 h~24 h 后,病毒感染細(xì)胞中Chk1 磷酸化水平下降,表明隨著MDV 感染時間延長,病毒可以抑制ATR-Chk1 通路的激活。
該研究的另一個重要發(fā)現(xiàn)是MDV 感染引起STAT3 磷酸化水平升高,即激活細(xì)胞內(nèi)的STAT3 通路。研究結(jié)果顯示,MDV 在感染早期(3 h)即可引起細(xì)胞內(nèi)STAT3 的705 位酪氨酸和727 位絲氨酸磷酸化,并隨著感染時間的延長,pSTAT3 和 STAT3含量逐漸升高。采用 STAT3 抑制劑 Stattic 處理或siRNA 干擾細(xì)胞內(nèi) STAT3 的表達,可以消除 MDV感染對Chk1 磷酸化的抑制作用,細(xì)胞內(nèi) pChk1 水平上升,而病毒復(fù)制減弱。由此可見,MDV 感染通過 STAT3 抑制Chk1 的磷酸化,從而拮抗 ATR-Chk1對病毒自身復(fù)制的不利影響。
基于細(xì)胞DDR 通路在病毒復(fù)制和致瘤過程中的關(guān)鍵作用,研究MDV 感染對宿主細(xì)胞DDR 信號通路的調(diào)控分子機理,對于理解MDV 的致病機制具有重要意義。該研究首次確定了細(xì)胞內(nèi)ATR-Chk1通路的激活不利于MDV 復(fù)制,而病毒可以通過抑制 ATR-Chk1 通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),促進自身復(fù)制。此外,MDV 感染過程中 STAT3 信號的激活與 ATR-Chk1 通路的抑制有著密切的聯(lián)系,STAT3 的激活是MDV 抑制Chk1 磷酸化的關(guān)鍵步驟,這一發(fā)現(xiàn)為STAT3 在MDV 復(fù)制過程中的作用提供了新見解,揭示了 STAT3 通路是 MDV 調(diào)控 ATR-Chk1 通路的關(guān)鍵分子。鑒于STAT3 在腫瘤發(fā)生和病毒感染中的重要作用,未來其可以作為抗腫瘤和抗病毒藥物的候選靶點。