Молекулярная биология, 2022, T. 56, № 5, стр. 783-794

Белок НВх потенцирует реактивацию вируса гепатита В

С. А. Брезгин ab, А. П. Костюшева a*, Н. И. Пономарева ab, В. И. Гегечкори c, Н. П. Кирдяшкина d, С. Р. Айвазян e, Л. Н. Дмитриева e, Л. Н. Кокорева e, В. П. Чуланов abef, Д. С. Костюшев ab

a Институт медицинской паразитологии, тропических и трансмиссивных заболеваний им. Е.И. Марциновского, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)
119048 Москва, Россия

b Научно-технологический университет “Сириус”
354340 Сочи, Россия

c Кафедра фармацевтической и токсикологической химии, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)
119991 Москва, Россия

d Научно-исследовательский институт медицины труда им. академика Н.Ф. Измерова
105275 Москва, Россия

e Кафедра инфекционных болезней, Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)
119048 Москва, Россия

f Национальный медицинский исследовательский центр фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний
127994 Москва, Россия

* E-mail: dkostushev@gmail.com

Поступила в редакцию 31.03.2022
После доработки 31.03.2022
Принята к публикации 12.04.2022

Аннотация

Вирус гепатита В (ВГВ) вызывает одно из распространенных инфекционных заболеваний – хронический гепатит В. Во всем мире в контакте с ВГВ находятся около 2 млрд. человек, при этом до 250 млн хронически инфицированы. У пациентов с хронической инфекцией и сопутствующими заболеваниями, прием лекарственных препаратов может приводить к резкому усилению репликации вируса – реактивации инфекции, часто с развитием декомпенсации печени и летальным исходом. Механизмы реактивации инфекции в основном связаны с подавлением иммунного надзора и активацией провирусных сигнальных каскадов. Определение механизмов реактивации ВГВ-инфекции необходимо для рационального использования лекарственных средств и снижения смертности пациентов с хронической формой инфекции. Нами впервые изучена роль вирусного белка НВх в реактивации ВГВ. На модели метилированной рекомбинантной формы генома ВГВ выявлена возможность реактивации вируса из транскрипционно-неактивного состояния, а также изучена возможность реактивации инфекции под действием генотоксических соединений (доксорубицин, пероксид водорода) и препаратов таргетной терапии (сунитиниб, бортезомиб). Показано, что НВх дикого типа и, в большей степени, мутированная форма этого белка без сигнала ядерного экспорта потенцирует репликацию вируса и способствует его реактивации. Впервые показана возможность реактивации ВГВ из транскрипционно-неактивного состояния. Доксорубицин и пероксид водорода вызывают реактивацию ВГВ как на модели транскрипционно-активной, так и неактивной формы генома ВГВ. Сунитиниб вызывает слабую реактивацию ВГВ, тогда как бортезомиб не вызывает реактивации вируса на моделях in vitro.

Ключевые слова: ATM, ATR, Chk1/2, кольцевая ковалентно-замкнутая ДНК, вирус гепатита В, вирусная нагрузка, повреждение генома, противоопухолевые препараты, коморбидность

Список литературы

  1. Kostyusheva A., Kostyushev D., Brezgin S., Volchkova E., Chulanov V. (2018) Clinical implications of hepatitis B virus RNA and covalently closed circular DNA in monitoring patients with chronic hepatitis B today with a gaze into the future: the field is unprepared for a sterilizing cure. Genes (Basel). 9, 483.

  2. Perceau G. Diris N., Estines O., Derancourt C., Levy S., Bernard P. (2006) Late lethal hepatitis B virus reactivation after rituximab treatment of low-grade cutaneous B-cell lymphoma. Br. J. Dermatol. 155, 1053–1056. https://doi.org/10.1111/j.1365-2133.2006.07451.x

  3. Чуланов В.П., Зуева А.П., Костюшев Д.С., Брезгин С.А., Волчкова Е.В., Малеев В.В. (2017) Гепатит С стал излечим. Гепатит В – следующий? Терапевтический архив (архив до 2018 г.) 89, 4–13.

  4. Xu L., Tu Z., Xu G., Hu J.-L., Cai X.-F., Zhan X.-X., Wang Y.-W., Huang Y., Chen J., Huang A.-L. (2015) S‑Phase arrest after vincristine treatment may promote hepatitis B virus replication. World. J. Gastroenterol. 21, 1498–1509. https://doi.org/10.3748/wjg.v21.i5.1498

  5. Chen Y.-F., Chong C.-L., Wu Y.-C., Wang Y.-L., Tsai K.-N., Kuo T.-M., Hong M.-H., Hu C.-P., Chen M.-L., Chou Y.-C., Chang C. (2015) Doxorubicin activates hepatitis B virus replication by elevation of p21 (Waf1/Cip1) and C/EBPα expression. PLoS One. 10, e0131743–e0131743. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0131743

  6. Li X., Pan E., Zhu J., Xu L., Chen X., Li J., Liang L., Hu Y., Xia J., Chen J., Chen W., Hu J., Wang K., Tang N., Huang A. (2018) Cisplatin enhances hepatitis B virus replication and PGC-1α expression through endoplasmic reticulum stress. Sci. Rep. 8, 3496. https://doi.org/10.1038/s41598-018-21847-3

  7. Pisaturo M., Macera M., Alessio L., Calo F., Coppola N. (2019) Hepatitis B virus (HBV) reactivation following pharmacological eradication of hepatitis C virus (HCV). Viruses. 11(9), 850. https://doi.org/10.3390/v11090850

  8. Lucifora J., Arzberger S., Durantel D., Belloni L., Strubin M., Levrero M., Zoulim F., Hantz O., Protzer U. (2011) Hepatitis B virus X protein is essential to initiate and maintain virus replication after infection. J. Hepatol. 55, 996–1003.

  9. Cha M.-Y., Ryu D.-K., Jung H.-S., Chang H.-E., Ryu W.-S. (2009) Stimulation of hepatitis B virus genome replication by HBx is linked to both nuclear and cytoplasmic HBx expression. J. Gen. Virol. 90, 978–986.

  10. Henkler F., Hoare J., Waseem N., Goldin R.D., McGarvey M.J., Koshy R., King I.A. (2001) Intracellular localization of the hepatitis B virus HBx protein. J. Gen. Virol. 82, 871–882.

  11. Murphy C.M., Xu Y., Li F., Nio K., Reszka-Blanco N., Li X., Wu Y., Yu Y., Xiong Y., Su L. (2016) Hepatitis B virus X protein promotes degradation of SMC5/6 to enhance HBV replication. Cell. Rep. 16, 2846–2854.

  12. Belloni L., Pollicino T., Nicola F.De, Guerrieri F., Raffa G., Fanciulli M. (2009) Nuclear HBx binds the HBV minichromosome and modifies the epigenetic regulation of cccDNA function. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106(47), 19975–19979. https://doi.org/10.1073/pnas.0908365106

  13. Rivière L., Gerossier L., Ducroux A., Dion S., Deng Q., Michel M.L., Buendia M.A., Hantz O., Neuveut C. (2015) HBx relieves chromatin-mediated transcriptional repression of hepatitis B viral cccDNA involving SETDB1 histone methyltransferase. J. Hepatol. 63(5), 1093‒1002. https://doi.org/10.1016/j.jhep.2015.06.023

  14. Clippinger A.J., Bouchard M.J. (2008) Hepatitis B virus HBx protein localizes to mitochondria in primary rat hepatocytes and modulates mitochondrial membrane potential. J. Virol. 82, 6798–6811.

  15. Kim S., Lee H.-S., Ji J.-H., Cho M.-Y., Yoo Y.-S., Park Y.-Y., Cha H.-J., Lee Y., Kim Y., Cho H (2015) Hepatitis B virus X protein activates the ATM–Chk2 pathway and delays cell cycle progression. J. Gen. Virol. 96, 2242–2251.

  16. Ivanov A.V., Valuev-Elliston V.T., Tyurina D.A., Ivanova O.N., Kochetkov S.N., Bartosch B., Isaguliants M.G. (2017) Oxidative stress, a trigger of hepatitis C and B virus-induced liver carcinogenesis. Oncotarget. 8, 3895.

  17. Ivanov A.V., Smirnova O.A., Ivanova O.N., Masalova O.V., Kochetkov S.N., Isaguliants M.G. (2011) Hepatitis C virus proteins activate NRF2/ARE pathway by distinct ROS-dependent and independent mechanisms in HUH7 cells. PLoS One. 6, e24957.

  18. Ivanov A.V., Bartosch B., Smirnova O.A., Isaguliants M.G., Kochetkov S.N. (2013) HCV and oxidative stress in the liver. Viruses. 5. 439–469.

  19. Zhao F., Hou N.-B., Song T., He X., Zheng Z.-R., Ma Q.-J., Li L., Zhang Y.-H., Zhong H. (2008) Cellular DNA repair cofactors affecting hepatitis B virus infection and replication. World J. Gastroenterol. 14, 5059.

  20. Zhao F., Hou N.-B., Yang X.-L., He X., Liu Y., Zhang Y.-H., Wei C.-W., Song T., Li L., Ma Q.-J. (2008) Ataxia telangiectasia-mutated-Rad3-related DNA damage checkpoint signaling pathway triggered by hepatitis B virus infection. World J. Gastroenterol. 14, 6163.

  21. Kostyusheva A., Brezgin S., Bayurova E., Gordeychuk I., Isaguliants M., Goptar I., Urusov F., Nikiforova A., Volchkova E., Kostyushev D. (2019) ATM and ATR expression potentiates HBV replication and contributes to reactivation of HBV infection upon DNA damage. Viruses. 11, 997.

  22. Lubyova B., Tikalova E., Krulova K., Hodek J., Zabransky A., Hirsch I., Weber J. (2021) ATM-dependent phosphorylation of hepatitis B core protein in response to genotoxic stress. Viruses. 13, 2438.

  23. Chang Y., Jeong S.W., Jang J.Y. (2021) Hepatitis B virus reactivation associated with therapeutic interventions. Front. Med. 8, 770124.

  24. Forgues M., Marrogi A.J., Spillare E.A., Wu C.-G., Yang Q., Yoshida M., Wang X.W. (2001) Interaction of the hepatitis B virus X protein with the Crm1-dependent nuclear export pathway. J. Biol. Chem. 276, 22797–22803.

  25. Guo X., Chen P., Hou X., Xu W., Wang D., Wang T., Zhang L., Zheng G., Gao Z., He C.-Y. (2016) The recombined cccDNA produced using minicircle technology mimicked HBV genome in structure and function closely. Sci. Rep. 6, 1–10.

  26. Kostyushev D., Brezgin S., Kostyusheva A., Zarifyan D., Goptar I., Chulanov V. (2019) Orthologous CRISPR/Cas9 systems for specific and efficient degradation of covalently closed circular DNA of hepatitis B virus. Cell. Mol. Life. Sci. 76, 1779–1794. https://doi.org/10.1007/s00018-019-03021-8

  27. Kostyushev D., Kostyusheva A., Brezgin S., Zarifyan D., Utkina A., Goptar I., Chulanov V. (2019) Suppressing the NHEJ pathway by DNA-PKcs inhibitor NU7026 prevents degradation of HBV cccDNA cleaved by CRISPR/Cas9. Sci. Rep. 9, 1–11. https://doi.org/10.1038/s41598-019-38526-6

  28. Костюшева А.П., Костюшев Д.С., Брезгин С.А., Зарифьян Д.Н., Волчкова Е.В., Чуланов В.П. (2019) Низкомолекулярные ингибиторы путей репарации двухцепочечных разрывов ДНК усиливают противовирусное действие системы CRISPR/Cas9 на моделях вируса гепатита В. Молекуляр. биология. 53(2), 311‒323.

  29. Tropberger P., Mercier A., Robinson M., Zhong W., Ganem D.E., Holdorf M. (2015) Mapping of histone modifications in episomal HBV cccDNA uncovers an unusual chromatin organization amenable to epigenetic manipulation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 112, E5715–E5724. https://doi.org/10.1073/pnas.1518090112

  30. Костюшев Д.С., Зуева А.П., Брезгин С.А., Липатников А.Д., Волчкова Е.В., Малеев В.В., Чуланов В.П. (2018) Роль ДНК-метилтрансфераз в жизненном цикле вируса гепатита B и патогенезе хронического гепатита B. Вопросы вирусологии. 63, 19–29.

  31. Garg H., Sarin S.K., Kumar M., Garg V., Sharma B.C., Kumar A. (2011) Tenofovir improves the outcome in patients with spontaneous reactivation of hepatitis B presenting as acute-on-chronic liver failure. Hepatology. 53, 774–780.

  32. Wu Z.-J., Zhu Y., Huang D.-R., Wang Z.-Q. (2010) Constructing the HBV-human protein interaction network to understand the relationship between HBV and hepatocellular carcinoma. J. Exp. Clin. Cancer Res. 29, 1–10.

  33. Loomba R., Liang T.J. (2017) Hepatitis B reactivation associated with immune suppressive and biological modifier therapies: current concepts, management strategies, and future directions. Gastroenterology. 152, 1297–1309.

  34. Roskoski Jr.R. (2007) Sunitinib: a VEGF and PDGF receptor protein kinase and angiogenesis inhibitor. Biochem. Biophys. Res. Commun. 356, 323–328.

  35. DiNitto J.P., Deshmukh G.D., Zhang Y., Jacques S.L., Coli R., Worrall J.W., Diehl W., English J.M., Wu J.C. (2010) Function of activation loop tyrosine phosphorylation in the mechanism of c-Kit auto-activation and its implication in sunitinib resistance. J. Biochem. 147, 601–609.

  36. Chong C.-L., Chen M.-L., Wu Y.-C., Tsai K.-N., Huang C.-C., Hu C., Jeng K.-S., Chou Y.-C., Chang C. (2011) Dynamics of HBV cccDNA expression and transcription in different cell growth phase. J. Biomed. Sci. 18, 1–16.

  37. Zhang Z., Protzer U., Hu Z., Jacob J., Liang T.J. (2004) Inhibition of cellular proteasome activities enhances hepadnavirus replication in an HBX-dependent manner. J. Virol. 78, 4566–4572.

  38. Kim J.-H., Kang S., Kim J., Ahn B.-Y. (2003) Hepatitis B virus core protein stimulates the proteasome-mediated degradation of viral X protein. J. Virol. 77, 7166–7173.

  39. Hu Z., Zhang Z., Doo E., Coux O., Goldberg A.L., Liang T.J. (1999) Hepatitis B virus X protein is both a substrate and a potential inhibitor of the proteasome complex. J. Virol. 73, 7231–7240.

  40. Tropberger P., Mercier A., Robinson M., Zhong W., Ganem D.E., Holdorf M. (2015) Mapping of histone modifications in episomal HBV cccDNA uncovers an unusual chromatin organization amenable to epigenetic manipulation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 112, E5715–E5724.

  41. Kostyushev D., Kostyusheva A., Ponomareva N., Brezgin S., Chulanov V. (2022) CRISPR/Cas and hepatitis B therapy: technological advances and practical barriers. Nucl. Acid. Ther. 32, 14–28.

  42. Koumbi L., Karayiannis P. (2016) The epigenetic control of hepatitis B virus modulates the outcome of infection. Front. Microbiol. 6, 1–9. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01491

  43. Rehermann B., Ferrari C., Pasquinelli C., Chisari F.V. (1996) The hepatitis B virus persists for decades after patients’ recovery from acute viral hepatitis despite active maintenance of a cytotoxic T-lymphocyte response. Nat. Med. 2, 1104–1108.

  44. Yang S., Zeng W., Zhang J., Lu F., Chang J., Guo J.-T. (2021) Restoration of a functional antiviral immune response to chronic HBV infection by reducing viral antigen load: if not sufficient, is it necessary? Emerg. Microbes Infect. 10, 1545–1554. https://doi.org/10.1080/22221751.2021.1952851

Дополнительные материалы отсутствуют.