Abstract

Ιστορικό

ιό Epstein Barr (EBV) μολύνει την πλειονότητα του ανθρώπινου πληθυσμού, προκαλώντας θανατηφόρων ασθενειών σε ένα μικρό ποσοστό, σε συνδυασμό με περιβαλλοντικούς παράγοντες. Μετά την πρωτογενή μόλυνση, EBV παραμένει λανθάνουσα στον κυτταρικό πληθυσμό μνήμης Β για τη ζωή. Επαναλαμβανόμενες επανενεργοποίηση του ιού γίνεται, πιθανώς λόγω της ενεργοποίησης των μνήμης Β-λεμφοκύτταρα, με αποτέλεσμα την αντιγραφή του ιού και την εκ νέου μόλυνση των Β-λεμφοκυττάρων. Η μεθυλίωση του DNA του ιού στο μοτίβα CpG οδηγεί σε αποσιώπηση της έκφρασης ιικού γονιδίου κατά τη διάρκεια της λανθάνουσας κατάστασης. Zta, το κλειδί ιική πρωτεΐνη η οποία μεσολαβεί η ισορροπία latency /επανενεργοποίηση, αλληλεπιδρά με μετουσιωμένο DNA. Zta είναι ένας παράγοντας μεταγραφής για αμφότερα ιού και ξενιστή γονίδια. Ένα υποσύνολο του DNA της δέσμευσης sites (ZREs) περιέχει ένα μοτίβο CpG, το οποίο αναγνωρίζεται μεθυλιωμένη του μορφή. Λεπτομερής ανάλυση του υποκινητή του γονιδίου ιού

BRLF1

αποκάλυψε ότι η αλληλεπίδραση με ένα μεθυλιωμένο CpG ZRE (RpZRE3) είναι το κλειδί για την ανατροπή του επιγενετική αποσιώπηση του γονιδίου.

Μεθοδολογία και ΚΥΡΙΟΤΕΡΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Εδώ θα αναρωτηθούμε αν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις πληροφορίες για να εντοπίσει ποια γονίδια υποδοχής περιέχουν υποκινητές με παρόμοια στοιχεία απόκρισης. Μια υπολογιστική αναζήτηση υποστηρικτές των ανθρωπίνων γονιδίων εντοπίζονται 274 στόχους που περιέχει το 7-νουκλεοτίδιο βασικό στοιχείο RpZRE3. ανάλυση δέσμευσης DNA του Zta με 17 από τους στόχους αυτούς αποκάλυψε ότι η πλευρική πλαίσιο του στοιχείου του πυρήνος δεν έχει μια βαθιά επίδραση στην ικανότητα των Zta να αλληλεπιδρούν με τα μεθυλιωμένα sites. Ένα δεύτερο αντιπαρατίθενται ZRE παρατηρήθηκε για ένα υποκινητή. Zta ήταν σε θέση να αλληλεπιδράσουν με αυτό το site, αν και δεν παρατηρήθηκε συν-πληρότητας με το βασικό στοιχείο RpZRE3.

Συμπεράσματα /Σημασία

Αυτή η έρευνα καταδεικνύει 274 ανθρώπινο υποστηρικτές έχουν τη δυνατότητα να ρυθμίζεται από Zta να ανατρέψει επιγενετική αποσιώπηση της γονιδιακής έκφρασης κατά τη διάρκεια της ιογενούς επανενεργοποίησης από λανθάνουσα

Παράθεση:. λουλούδι K, Hellen Ε, Newport MJ, Jones S, Sinclair AJ (2010) Αξιολόγηση του πρωτοκόλλου Πρόβλεψη για τον εντοπισμό Πιθανοί στόχοι των επιγενετικών επαναπρογραμματισμό από τον ιό του καρκίνου Associated Epstein Barr. PLoS ONE 5 (2): e9443. doi: 10.1371 /journal.pone.0009443

Επιμέλεια: Μαρία Γ Masucci, του Ινστιτούτου Καρολίνσκα, στη Σουηδία

Ελήφθη: 14 Οκτωβρίου 2009? Αποδεκτές: 2 Δεκ, 2009? Δημοσιεύθηκε: 26, Φεβρουαρίου, 2010

Copyright: © 2010 Λουλούδι et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Αυτό το έργο χρηματοδοτήθηκε από υποτροφίες από το Πανεπιστήμιο του Sussex και το Μπράιτον και Σάσεξ Ιατρική Σχολή. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

ιό Epstein Barr (EBV) μολύνει και προκαλεί διάφορες ασθένειες στον άνθρωπο συμπεριλαμβανομένου του λεμφώματος Burkitt, ρινοφαρυγγικό καρκίνωμα, ασθένεια Hodgkin, λεμφοπολλαπλασιαστική διαταραχή μετά τη μεταμόσχευση και λοιμώδη μονοπυρήνωση (αδενοπάθεια) [1] – [4]. Όπως και άλλα μέλη της οικογένειας ιούς έρπητος γάμμα, μόλυνση EBV επιμένει για τη ζωή ακόλουθα πρωτογενή μόλυνση. Ο ιός διατηρείται σε κατάσταση λανθάνουσα στη μνήμη Β-λεμφοκύτταρα και περιστασιακή επανενεργοποίηση και αναπαραγωγή θεωρείται ότι διατηρούν τον ιό μέσα σε ιδιώτες [5]. Σε EBV που προκαλείται από λεμφώματα, EBV είναι επίσης παρούσα σε μια λανθάνουσα κατάσταση. Σε κυτταρικές σειρές που προέρχονται από αυτά τα λεμφώματα, το ιικό γονιδίωμα είναι κατά κύριο λόγο μεθυλιώνεται [6] – [9]. Η επίδραση της αποσιώπησης έκφραση ιικού γονιδίου δεν είναι μόνο βοηθητικά διαφυγή από το ανοσοποιητικό σύστημα [10], αλλά επίσης εμποδίζει την καταστροφή των κυττάρων του όγκου με την αντιγραφή του ιού. Πράγματι, η επανενεργοποίηση του ΕΒν από την λανθάνουσα κατάσταση έχει προταθεί ως μια διαδρομή για τη θεραπεία της συνδεδεμένης με ΕΒν λεμφώματα [11], [12].

EBV λανθάνουσα διαταράσσεται ακόλουθες φυσιολογικές ενεργοποίηση των Β-λεμφοκυττάρων, με την έκφραση του Zta (BZLF1, ζέβρα, EB1, Ζ) [13] – [15]. Zta είναι μια δεσμευτική του DNA πρωτεΐνη αλληλουχία-ειδικές, που μοιάζει με το οικογένεια bZIP των παραγόντων μεταγραφής και διαδραματίζει έναν κρίσιμο ρόλο στην επανενεργοποίηση της έκφρασης ιικών γονιδίων και αντιγραφή του γονιδιώματος. Μέσω της άμεσης αλληλεπίδρασης με στοιχεία απόκρισης Zta (ZREs) σε υποκινητές, Zta ρυθμίζει την έκφραση των ιικών και κυτταρικών γονιδίων. Πολλοί ξενιστή και υποκινητές ιών που έχουν αξιολογηθεί μέχρι σήμερα περιέχουν ZREs εντός των εγγύς πεντακόσια νουκλεοτίδια της 5 ‘αλληλουχίας. Μέχρι στιγμής, οκτώ έχουν επαληθευθεί πειραματικά θέσεις για Zta δεσμευτικός ως προς τις περιφέρειές τους εγγύς υποκινητή:

BSLF2 + BMLF1

[16], [17]?

BRLF1

[18]?

BZLF1

[17], [19], [20]? η κοινή υποκινητής για

BHLF1

και

ΒΗΚΡ1

[19]? η λυτική

ΕΒΝΑ1

υποστηρικτής Fp [21]?

BRRF1

[22]? και

ΒΜΡΡ1

[23]. Επιπλέον, οι 6 γονιδίων του ξενιστή ρυθμίζονται απευθείας από Zta μέσω ZREs σε υποστηρικτές τους

DHRS9

[

24

]?

EGR1

[25], [26]?

CIITA

[27]?

IL-8

[28]?

IL-10

[29]? και

IL-13

[

30

]. Zta αλληλεπιδρά με ένα ευρύ φάσμα ZREs [31], καθώς και πολλαπλές θέσεις υπάρχουν σε ορισμένες Zta-απόκρισης υποστηρικτές, μερικές φορές πολύ κοντά. Ένα παράδειγμα είναι η ιογενής υποκινητής για το

BZLF1

γονίδιο, Zp, το οποίο περιέχει τα δύο λειτουργικά ZREs ZIIIA και ZIIIB εντός συνολικού χρονικού 20 νουκλεοτίδια [17], [19], [20].

Zta έχει το ασυνήθιστο χαρακτηριστικό της αλληλεπίδρασης με ένα υποσύνολο των ZREs που περιέχουν ένα μεθυλιωμένο CpG μοτίβο [32]. Σε ορισμένες περιπτώσεις Zta είναι ικανό να αλληλεπιδρά με το μη-μεθυλιωμένου ZRE, ενώ για άλλους ZREs η αλληλεπίδραση με Zta εξαρτάται από μεθυλίωση [22], [26], [32] – [34]. Αυτό έχει οδηγήσει στην κατάταξη των ZREs σε τρεις κατηγορίες: ZREs κατηγορίας Ι δεν περιέχουν μοτίβο CpG? κατηγορίας ZREs II περιέχει ένα μοτίβο CpG που αναγνωρίζεται τόσο στα μετουσιωμένο και μη-μετουσιωμένο κράτη? και την κατηγορία ΙΙΙ ZREs περιέχει ένα μοτίβο CpG, αλλά αναγνωρίζονται μόνο όταν μεθυλιωμένο [35]. Η ικανότητα των Zta να αλληλεπιδρούν με μετουσιωμένο ZREs περιέχει CpG επιτρέπει Zta να ενεργοποιεί την έκφραση του γονιδίου σε λανθάνουσα ιικό γονιδίωμα παρά την κατάσταση κατασταλτικά μεθυλίωσης και, συνεπώς, να ανατρέψει την επιγενετική αποσιώπηση του ιικού γονιδιώματος [22], [32] – [35].

Μέχρι σήμερα, τρία γονίδια που περιείχε CpG ZREs έχουν μελετηθεί: EBV

BRLF1

, EBV

BRRF1

και τα ανθρώπινα

EGR1

[22], [26], [32] – [35]. Από αυτά, η έρευνα του κανονισμού του γονιδίου EBV

BRLF1

παρέχονται πειστικές αποδείξεις ότι η αλληλεπίδραση των Zta με μετουσιωμένο ZRE έπαιξε σημαντικό ρόλο στην επανενεργοποίηση EBV σε λυτικό κύκλο Β-λεμφοκύτταρα [32] – [35]. Το ιικό

BRLF1

γονίδιο περιλαμβάνει τρία ZREs στον υποκινητή εγγύς περιοχή [18], [32]. Δύο από τις ZREs περιέχουν CpG μοτίβα? RpZRE2, είναι μια ZRE κατηγορίας ΙΙ και η άλλη, RpZRE3 είναι μια κατηγορία ΙΙΙ ZRE [35]. Η ικανότητα ενός ενιαίου σημείου μετάλλαξη σε Zta να γίνει διάκριση μεταξύ της αλληλεπίδρασης των Zta με μετουσιωμένο και μη-μετουσιωμένο RpZRE3 επιτρέπεται η σημασία της αλληλεπίδρασης των Zta με αυτό υποστηρικτής να δημιουργηθεί [34], [36], [37]. Η ιογενής

BRRF1

γονίδιο περιέχει δύο περιέχοντα CpG ZREs, η οποία Zta αλληλεπιδρά μόνο με το μετουσιωμένο κράτη τους [22]. Η παρουσία ενός περιέχει CpG ZRE στον προαγωγό του ανθρώπινου

EGR1

γονίδιο, το οποίο αναγνωρίζεται από Zta σε μεθυλιωμένο μορφή της, υποδηλώνει ότι μπορεί να ανατρέψει EBV επιγενετική αποσιώπηση γονιδίων υποδοχής για να ρυθμίζουν την κύτταρο-ξενιστή περιβάλλον [26].

Το στοιχείο πυρήνα RpZRE3 (TCGCGAA), το οποίο φαίνεται καθαρά ότι απαιτείται για την ανατροπή επιγενετική αποσιώπηση του

BRLF1

σε Β-λεμφοκύτταρα [34], [36], [37], επιλέχθηκε για να εντοπίσει όλα τα ανθρώπινα γονίδια που περιέχουν μια ακριβή αντιστοιχία με αυτό που περιέχει CpG ZRE εντός του -500-1 περιοχή του υποκινητή και να αξιολογήσει κατά πόσον είναι αναγνωρισμένες από Zta στο φυσικό τους περιβάλλον.

Υλικά και Μέθοδοι

Αναγνώριση των Ανθρωπίνων υποψήφιοι που περιέχουν RpZRE3-βασικά στοιχεία: Δειγματοληψία

περιοχές Αρχικό Διοργανωτή (που ορίζεται ως -500 έως 1 ζεύγη βάσης από τη θέση έναρξης της μεταγραφής) ενός δείγματος των ανθρώπινων γονιδίων που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη σε Ensembl (49) [38] εκχυλίστηκαν χρησιμοποιώντας το σύστημα διαχείρισης δεδομένων Biomart [39]. Το δείγμα αντιπροσώπευε το 40% του ανθρώπινου γονιδιώματος. Μια έρευνα έγινε για όλες τις εμφανίσεις μιας ακριβούς (εμπρός και πίσω) αγώνα να εντοπίσει τους υποστηρικτές με το βασικό στοιχείο TCGCGAA RpZRE3

Αναγνώριση των Ανθρωπίνων υποψήφιοι που περιέχουν RpZRE3-βασικά στοιχεία:. Ολόκληρο το γονιδίωμα Σάρωση

Ένα ταυτόσημο οθόνη πραγματοποιήθηκε σε ολόκληρο το ανθρώπινο γονιδίωμα από Ensembl (50) [40], με αποτέλεσμα την ταυτοποίηση των 274 υποκινητών που χαρακτηρίσθηκαν την RpZRE3-υποκινητή-274 του συνόλου δεδομένων. Τα 7 νουκλεοτίδια του στοιχείου του πυρήνος RpZRE3, μαζί με 10 συνοδευτικά νουκλεοτίδια σε κάθε πλευρά, εκχυλίστηκαν από κάθε ένα από τα 5 γονίδια από την αρχική δειγματοληψία. Οι ενότητες Perl Transcription Factor θέση σύνδεσης (TFBS) [41] χρησιμοποιήθηκαν για να δημιουργήσουν μια θέση Βάρος Matrix (PWM) με βάση ολόκληρο το μήκος αυτών των αλληλουχιών 27-νουκλεοτιδίων. ενότητες TFBS Perl χρησιμοποιήθηκαν επίσης να κάνετε τις περιοχές υποκινητή (-500 έως + 1) όλων των ανθρώπινων γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνη σε Ensembl 50 [40], η οποία εξήχθησαν χρησιμοποιώντας Biomart [39]. Αυτοί οι υποκινητές που συμπλήρωσαν το PWM με μία οριακή τιμή Η φυσική αντιπαράθεση των ZREs έχει περιγραφεί προηγουμένως για ένα ιικό προαγωγό?

BZLF1

και ένα κινητό υποστηρικτής

EGR1

. Στην

BZLF1

προαγωγό, τα στοιχεία που βρίσκονται με 12 ζεύγη βάσεων μεταξύ των κεντρικών νουκλεοτίδια? και οι δύο μπορούν να καταληφθούν ταυτόχρονα και οι δύο είναι λειτουργικώς συναφείς [17], [19] – [20]. Για το

EGR1

υποκινητή, τα στοιχεία είναι άμεσα παρακείμενα με μόλις 8 νουκλεοτίδια μεταξύ των κεντρικών νουκλεοτιδίων [25], [26]. Δεν υπάρχουν ενδείξεις για ταυτόχρονη κατάληψη από Zta και μόνο ένα στοιχείο εμφανίζεται να είναι λειτουργική

in vivo

[26]. Η διάταξη του

XPC

υποστηρικτής τοποθετεί τα στοιχεία 8 νουκλεοτίδια πέρα, όμοια με

EGR1

, και δεν υπάρχουν στοιχεία από τα πειράματα DNA-δεσμευτικές για ταυτόχρονη κατάληψη των χώρων. Ως μία ZRE αναγνωρίζεται σε μεθυλίωση με τρόπο που εξαρτάται και η άλλη αναγνωρίζεται όταν μη-μεθυλιωμένο, είναι πιθανό ότι η διάταξη μπορεί να παρέχει έναν μηχανισμό ασφαλούς αστοχίας για να εξασφαλιστεί ότι το γονίδιο ρυθμίζεται τόσο μεθυλιωμένου και μη-μεθυλιωμένου μελών της .

Η απλή υπολογιστική προσέγγιση για τον προσδιορισμό της θέσης αυτής της μεθυλίωσης-εξαρτώμενη και τα νέα μοτίβο δέσμευσης του DNA σε υποστηρικτές ανθρώπινο γονίδιο εντοπίστηκαν 274 γονίδια που δυνητικά ρυθμίζονται από την υπέρβαση επιγενετικές σίγηση κατά την αναπαραγωγικό κύκλο. Λαμβάνοντας υπόψη τις γνωστές λειτουργίες της Zta στον επαναπρογραμματισμό ιική γονιδιακή έκφραση, διαταράσσοντας τον έλεγχο του κυτταρικού κύκλου και την αντιγραφή DNA του ιού, είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι οι όροι Γονιδιακή Οντολογία που υπερεκπροσωπούνται στο RpZRE3-προαγωγός-274 γονίδιο-σετ εμπλέκονται σε μεγάλο βαθμό στην μεταγραφής, χρωματίνης εκ νέου μοντελοποίηση και μίτωση. Αυτό υποδηλώνει σαφώς ότι Zta μπορεί να ενεργοποιήσει αυτό το σύνολο των κυτταρικών γονιδίων, προκειμένου να επιτύχει αυτές τις λειτουργίες. Να διαπιστωθεί εάν αυτά τα γονίδια ενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια της λανθάνουσας διαταραχή στη μνήμη Β-λεμφοκύτταρα

in vivo

είναι τεχνικά δύσκολη δίνεται τόσο η έλλειψη της μνήμης Β-λεμφοκύτταρα στην περιφερειακή κυκλοφορία και η σπανιότητα της λανθάνουσας κατάστασης διακοπής

in vivo

.

Η συστέγαση του πυρήνα στοιχείου RpZRE3 σε 274 ανθρώπινα υποστηρικτές είναι απίθανο να έχουν οδηγηθεί από ένα εξελικτικό πλεονέκτημα στον ιό, αλλά μπορεί να αντανακλά την συμμετοχή ενός παράγοντα κυτταρικής μεταγραφής που αλληλεπιδρούν με το ίδιο στοιχείο . Αυτό θα σήμαινε ότι αυτό το σύνολο των γονιδίων που μοιράζονται ένα κοινό τρόπο ρύθμισης κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης ανάπτυξης ή διαφοροποίησης. Επιπλέον, θα είναι ενδιαφέρον να αναρωτηθούμε αν συνύπαρξη του RpZRE3-core στοιχείο με θέσεις πρόσδεσης άλλος παράγοντας μεταγραφής που σχηματίζουν μια συνεργατική

cis

-regulator μονάδα η οποία μπορεί να φωτίσει τη ρύθμιση αυτών των ξενιστών και ιικά γονίδια .

Υποστήριξη Πληροφορίες

πίνακα S1.

RpZRE3-προαγωγός-274 σύνολο δεδομένων:. Ένας πίνακας των γονιδίων τα οποία περιέχουν ένα βασικό στοιχείο RpZRE3 στην περιοχή του υποκινητή των 500 bp

doi: 10.1371 /journal.pone.0009443.s001

(0,05 MB XLS )

Ευχαριστίες

Σας ευχαριστούμε Queensta Miller και ο James Heather για συζήτηση.