【期刊導讀】一文了解干擾素α如何通過表觀遺傳修飾來抑制cccDNA

編者按

目前各種證據表明，病毒共價閉合環狀DNA（cccDNA）和宿主基因組的表觀遺傳修飾對HBV病毒活性的調控是至關重要的。這種修飾包括組蛋白乙酰化、DNA甲基化、N6-甲基腺苷（m6A）和非編碼RNA修飾。干擾素（IFN）治療慢乙肝可以誘導多個干擾素刺激基因（ISGs）來抑制病毒復制，也可以通過表觀遺傳調節來影響HBV的生命周期。表觀遺傳變化可能也是IFN的靶點，可為HBV的治療提供一種新的途徑。

近期，吉林大學的劉煒煒教授和吉林大學動物科學學院的王東旭教授團隊在Frontiers in Immunology上發表了一篇關于IFNα抑制HBV復制的不同機制的綜述，表明：IFN可以通過多種信號通路促進下游ISGs的表達從而抑制病毒復制；IFN也可以通過組蛋白乙酰化、RNA m6A修飾等表觀遺傳學調控方式抑制cccDNA的轉錄。

一·干擾素通過JAK-STAT信號通路抑制HBV的增殖

IFN是一種具有廣譜抗病毒活性的天然免疫物質，由被病毒感染的細胞釋放。目前，已鑒定出三種類型的IFN：I型IFN（包括IFN-α、-β、-ε等）、II型IFN（IFN-γ）和III型IFN（IFN-λ）。IFN通過多種信號通路促進下游ISGs的表達來抑制病毒復制。

ISGs在宿主抗HBV感染中起著重要作用。它可以抑制病毒的進出、復制、轉錄、翻譯和翻譯后修飾，此外，RNA代謝、翻譯和內質網靶向也受到不同程度的調控。因此，作為一類介導抗病毒作用的效應分子，ISGs幾乎可以靶向病毒入侵、脫殼、基因組復制、病毒粒子組裝和釋放的所有過程，從而抑制病毒在體內的增殖。

不同類型的IFN與細胞表面的不同受體結合后，通過JAK-STAT信號通路啟動信號級聯反應，調控多個基因的轉錄。IFN-I和IFN-III與它們各自的受體結合，導致JAK1附近的酪氨酸激酶TYK-2磷酸化，隨后進一步激活STAT1和STAT2。磷酸化的STAT1和STAT2與IRF-9結合，形成異三聚體復合物ISGF3。隨后，ISGF3被運輸到細胞核中，與ISREs結合并激活ISGs轉錄。

IFN-II受體IFNGR1和IFNGR2的胞內結構域分別結合并激活JAK1和JAK2激酶。它們誘導STAT1和STAT2的磷酸化，隨后形成同型二聚體GAF。GAF被運輸到細胞核中，與GAS結合并誘導ISGs轉錄，最終抑制HBV的增殖。

二·干擾素通過表觀遺傳學調控HBV的復制和轉錄

HBV DNA基因組緊密壓縮，長度只有3.2 kb，編碼四種功能病毒蛋白，包括:（i）preS/S，編碼與病毒包膜結合并介導病毒進入的大、中、小三種表面蛋白（HBs）；（ii）preC/Core，編碼HBV核心蛋白（HBc）和分泌型e抗原（HBeAg）；（iii）POL，參與病毒復制和包裝的病毒聚合酶；（iv）X區，編碼X蛋白（HBx），該蛋白具有病毒復制等多種功能，是HBV引起肝癌的主要原因。此外，兩個增強子和三個預測的CpG島構成了HBV cccDNA的結構。HBV cccDNA作為一種小染色體，需要經過結合組蛋白的翻譯后修飾，因此，cccDNA的轉錄活性受到表觀遺傳修飾的高度影響。IFNα對HBV的表觀遺傳抑制是調控cccDNA的最重要機制之一。

01 DNA甲基化

DNA甲基化利用DNA甲基轉移酶（DNMTs）活性，通常發生在CpG島二核苷酸上，常與基因轉錄沉默相關。HBc通過與CpG島Ⅱ結合來維持其與cccDNA的結合，其相對豐度與患者血清HBV DNA水平高度相關。研究發現甲基轉移酶SETD2是參與IFNα介導的抗病毒應答的關鍵因子，通過其甲基轉移酶活性可以直接介導STAT1的Lys525位點甲基化，從而增加IFNα激活的STAT1磷酸化和抗病毒細胞應答。

02 組蛋白乙酰化

組蛋白乙酰化也發生在HBV感染過程中，許多組蛋白修飾酶，如乙酰轉移酶（HATs）、去乙酰化酶（HDACs）等，都可以修飾與cccDNA相關的組蛋白。HBV小染色體的轉錄受到cccDNA結合組蛋白表觀遺傳改變的調控，調控cccDNA結合的H3/H4組蛋白的乙酰化狀態從而影響HBV復制。

IFNα可通過GCN-5介導的組蛋白H3K79琥珀酰化調控HBV cccDNA小染色體，促進HBV cccDNA的清除。IFN-α2b增加了HDAC3介導的HBV cccDNA小染色體上H4K8的2-羥基去異丁酰化，抑制了cccDNA在肝臟中的轉錄。另一項研究表明，使用IFN-α后，YY1和Ezh2（轉錄抑制復合物PRC2的組成成分）及組蛋白去乙酰化酶HDAC1和hSirt1被招募到cccDNA中，導致cccDNA結合組蛋白的去乙酰化，轉錄被抑制。

03 N6-甲基腺苷（m6A）修飾

N6-甲基腺苷（m6A）修飾是真核細胞和病毒中最常見的修飾形式，在不改變堿基序列的情況下調節RNA的轉錄、剪接、降解和翻譯。m6A修飾在HBV生命周期中調節HBV RNA的穩定性和逆轉錄。同時，HBV可以影響宿主細胞中的m6A水平，從而實現定向免疫逃逸。

研究表明，HBx可以招募甲基轉移酶樣蛋白METTL3/14，從而顯著增加PTEN RNA的m6A修飾，導致PTEN蛋白水平的降低。在缺乏PTEN的情況下，干擾素調節因子IRF-3的Ser97位點去磷酸化減少，IFN合成受損。

使用IFN-α后，觀察到METTL3/14的表達顯著上調，FTO顯著下調，從而導致pgRNA的m6A修飾增加、穩定性降低，表明IFN-α可以調控pgRNA的m6A修飾，降低肝癌的發生率。

同時，IFN-α可誘導ISG20（3’ - 5’ 外切酶）選擇性降解m6A修飾的HBV RNA。ISG20可以與YTHDF2形成復合物，從而導致特定的HBV轉錄本降解。

04 miRNA

miRNAs是特異性的非編碼RNA，長度為21 - 25個核苷酸。它們通過靶向特定的mRNA來阻止翻譯或加速RNA降解來調節基因表達。病毒還可以編碼改變宿主基因表達的miRNA，以此調節病毒復制。miRNAs可以通過與HBV轉錄本結合直接影響HBV復制，或通過靶向參與HBV復制的細胞因子間接影響HBV復制。

HBV-miR-3是一種HBV編碼的miRNA，其表達與HBV活性高度相關。HBV-miR-3可以促進IFN的抗HBV作用，并誘導M1巨噬細胞中IL-6的產生，抑制病毒復制。一項研究表明87例慢乙肝患者中有52例的肝組織樣本表達了HBV-miR-6，且其表達水平與肝臟HBV DNA和血清HBsAg水平相關，表明該分子可參與病毒排出或顆粒形成。

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綜上所述，IFN可以通過DNA甲基化、組蛋白乙酰化、m6A修飾和miRNA表達等表觀遺傳學調控RNA的轉錄，從而抑制cccDNA的轉錄。因此，深入研究表觀遺傳調控過程可以為慢乙肝治療提供新的途徑。

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肝霖君有話說

IFN對HBV的治療至關重要，已有研究表明IFNα可以通過調節先天性免疫和適應性免疫治療慢乙肝（相關鏈接），其中涉及多種免疫細胞和趨化因子，包括T細胞、B細胞、NK細胞和DC細胞等（相關鏈接一、二、三、四、五、六）。

已有研究表明IFN還可以通過干擾素刺激基因ISGs抑制HBV的復制，并在治療過程中發生表觀遺傳修飾（相關鏈接一、二、三、四）。HBV是一種DNA病毒，組蛋白乙酰化、DNA甲基化、m6A修飾和miRNA表達等表觀遺傳修飾均參與了其感染過程。因此，了解慢乙肝的發病機制和治療過程中所涉及的表觀遺傳學變化具有重要意義，可能為開發新的治療方法提供新的靶點。目前已有miRNA相關藥物正在研發中（相關鏈接），期待后續能為慢乙肝患者帶來福音。

參考文獻：

Yang Z, Sun B, Xiang J, et al. Role of epigenetic modification in interferon treatment of hepatitis B virus infection[J]. Front Immunol, 2022, 13: 1018053.