武漢病毒所等在人巨細胞病毒致神經(jīng)損傷機制研究中獲進展
軍工資源網(wǎng) 2023年05月08日4月25日,中國科學(xué)院武漢病毒研究所羅敏華團隊在《病毒學(xué)雜志》(Journal of Virology)上,在線發(fā)表了題為Human Cytomegalovirus IE1 impairs neuronal migration via downregulating connexin 43的研究論文。該研究揭示了人巨細胞病毒(human cytomegalovirus,HCMV)感染導(dǎo)致胎腦發(fā)育損傷的新機制。
先天性HCMV感染是導(dǎo)致出生缺陷的最重要感染性病因。嚴重的HCMV感染可導(dǎo)致胎兒腦組織出現(xiàn)無腦回、多個小腦回、小腦發(fā)育不全畸形和腦室擴大等腦損傷。這些結(jié)構(gòu)異常通常與孕早期神經(jīng)發(fā)生和神經(jīng)元遷移異常有關(guān)。羅敏華團隊近期建立的先天性鼠巨細胞病毒(MCMV)感染模型,顯示感染鼠呈現(xiàn)腦皮層萎縮和神經(jīng)元遷移異常,但具體分子機制尚未明確。
間隙連接蛋白43(connexin43,Cx43)在未成熟神經(jīng)元遷移過程中具有重要作用。Cx43在腦皮層的水平下調(diào)會導(dǎo)致神經(jīng)元遷移受損。本研究在HCMV感染的神經(jīng)前體細胞(neural progenitor cells,NPCs)模型中發(fā)現(xiàn)病毒感染可通過泛素蛋白酶體途徑下調(diào)Cx43蛋白水平。進一步的病毒蛋白篩選鑒定出立即早期蛋白IE1介導(dǎo)Cx43下調(diào)。對IE1和Cx43的相互作用分析發(fā)現(xiàn),Cx43結(jié)合在IE1的氨基酸236-250區(qū)段,而缺失此結(jié)合位點IE1則喪失下調(diào)Cx43的能力。為了探討IE1下調(diào)Cx43產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng),研究通過胚胎電轉(zhuǎn)實現(xiàn)了IE1在小鼠胚腦皮層的異源表達。體內(nèi)結(jié)果證實了IE1下調(diào)胎腦的Cx43,發(fā)現(xiàn)了IE1表達明顯抑制神經(jīng)元遷移、導(dǎo)致皮層萎縮。通過異源補償Cx43則可減輕IE1導(dǎo)致的神經(jīng)遷移損傷,而IE1的Cx43結(jié)合位點缺失突變體喪失了在體內(nèi)誘導(dǎo)神經(jīng)損傷的能力,說明神經(jīng)元遷移異常是IE1介導(dǎo)的Cx43下調(diào)所致。
該研究揭示HCMV感染引起神經(jīng)發(fā)育異常的新調(diào)控機制,即HCMV感染通過下調(diào)Cx43導(dǎo)致未成熟神經(jīng)元遷移缺陷,進而影響胎腦發(fā)育。這為解析HCMV感染誘導(dǎo)先天性腦發(fā)育障礙提供了新證據(jù)。該研究由武漢病毒所、北京腦科學(xué)與類腦研究中心和復(fù)旦大學(xué)附屬上海市公共衛(wèi)生臨床中心合作完成。研究工作得到國家自然科學(xué)基金的支持。
IE1通過下調(diào)Cx43影響神經(jīng)元放射遷移過程