探討KSHV病毒基因體簇聚及穩定存在癌症細胞的機制

卡波西氏肉瘤相關皰疹病毒 (KSHV) 是致癌性病毒,與原發性滲出性淋巴瘤、卡波西氏 肉瘤及多中心 Castleman 氏病等疾病有關。目前認為,這些癌症的形成是由於 KSHV 能穩定潛伏 存在並提供這些癌細胞生存的優勢;一旦 KSHV 的基因體不存在時,癌細胞將無法存活。因此, 了解 KSHV 的基因體如何穩定長期存在癌細胞中,將有助於闡明細胞癌化的過程並發展新藥治療 KSHV 之相關病症。KSHV 的基因體在病毒潛伏期的複製仰賴兩個重要因子: 一為其基因體末端上 重複的 TR 序列,另一則是病毒蛋白質 LANA1。雖然目前發現 KSHV 基因體的複製只須要一個 TR 序列,但使人驚訝的是 KSHV 的基因體上卻有 16-50 個重複的 TR 序列,而且目前發現至少須 要 16 個重複的 TR 序列才足以讓 KSHV 的基因體穩定長期存在於細胞中。我過去的研究發現, KSHV 的基因體在各個細胞的數目不一,呈現一個廣泛的分佈曲線,而且每個細胞無不擁有病毒 的基因體。即使分離出單個具有固定數目病毒基因體的細胞,經過長時間培養之後,病毒基因體 的數目又會再次呈現廣泛的分佈曲線,而且每一細胞均有病毒的基因體。這樣的結果顯示, KSHV 基因體在複製後應會不平均分佈至兩個子細胞; 另外也顯示,KSHV 應該提供癌細胞生存的 優勢,一旦細胞失去病毒基因體就會死亡而不被檢測到。在過去的研究中,我發展一套在活體細 胞追蹤病毒基因的系統,長期觀察病毒基因體在細胞中複製與分佈到子細胞的過程,並根據 FISH 實驗分析 KSHV 基因在細胞的分佈之結果,發展電腦模擬分析軟體推測,病毒基因體在活體細胞 中以長期顯微鏡影像分析所觀察到的分佈情形。分析中發現 KSHV 基因體會在細胞中簇聚,而這 些簇聚的病毒基因體不但會不平均分佈至子細胞中,更會影響病毒感染初期在細胞建立穩定存在 關係的過程。目前已知病毒蛋白 LANA1 會形成雙聚體,並透過其 C 端結合至病毒基因上的 TR 序列幫助病毒基因體複製,同時其 N 端會與 Histone H2A/H2B 結合而將病毒基因體與宿主細胞的 染色體栓繫,使得病毒基因體在細胞分裂後能夠再回到細胞核中。LANA1 的 N 端也誘導染色體 形成 30-nm fiber 的螺旋結構。過去的研究推測 LANA1 結合在 TR 序列的排列與相對距離可能會 影響到此段序列在空間排列上的結構與結合在此段序列上 histone 數目,進而影響病毒感染細胞後 在細胞中建立穩定存在關係的過程。由於病毒基因體也能與 histones 結合,每個 TR 序列上又可 結合 4 個 histone 八聚合體,且 LANA1 在病毒基因體上之重複 TR 序列的排列以及 LANA1 的N 端誘導染色體 30-nm fiber 結構形成的能力等因素,理應能促進病毒基因體形成 30-nm fiber 結構。 於是此研究提出一個假設: LANA1 結合在一病毒基因體的 TR 序列後,其 N 端會誘導另一個病毒 基因體 TR 序列區域形成 30-nm fiber 螺旋結構,且此螺旋結構上每 120o角會有兩個 LANA1 雙聚 體結合;因此 10-12 個 LANA1 雙聚體會朝同一個方向 (以一個基因體上有 16 個 TR 序列計算) 與 另一個病毒基因體的 30-nm fiber 螺旋結構結合。於是每一個病毒基因體將可與另外三個病毒基因 體結合而簇聚在一起。在此研究中,我將探討並證實此假說,並進一步分析這些簇聚的病毒基因 體如何影響細胞分佈情形以及建立穩定存在關係的過程。了解病毒基因體在細胞中簇聚的機制, 以及這個機制對病毒基因體在細胞中複製與分佈的影響,將提供未來發展預防及治療 KSHV 引起 之癌症與相關疾病的重大契機。

系統編號:PG10601-0539
原計畫編號:NHRI-EX106-10623BI