编者按:目前国内外文献及学术报告中引用的乙肝病*复制示意图各不相同,给读者造成了一定混乱,中国工程院院士、北京大学医学部庄辉教授特就此问题撰稿,帮助大家正确认识HBV的复制周期和相关机制。
近年来,在一些国际和国内肝病学术会议上,以及在一些国内外学术期刊上发表的乙型肝炎病*(HBV)复制示意图不完全相同,主要有三种类型:第一种是将DNA聚合酶画在HBVDNA负链(又称长链)上(见图1);第二种是将DNA聚合酶画在HBVDNA正链(又称短链)上(图2);第三种是将DNA聚合酶同时画在HBVDNA负链和正链上(图3)。到底哪个HBV复制示意图是正确的?
图1.HBV复制示意图(类型一)
引自ThomasEandLiangJK.NatREVGastroenterolHepatol,,13(6):-.
图2.HBV复制示意图(类型二)
引自CombergM,WongVW,LocarniniS,etal.JHepatol,,66(2):-.
图3.HBV复制示意图(类型三)
引自BeckJ,NassalM.WorldJGastroenterol,,13(1):48-64.
HBV为直径约42nm的球状颗粒,又称Dane颗粒,呈双层结构,内部为直径约27nm的核衣壳,由核心蛋白组成,内含HBV基因组和DNA聚合酶。在核衣壳外部有厚约4nm的包膜。HBV的基因组为松弛环状部分双链DNA,一个为负链DNA,另一个为正链DNA,基因组全长约3.2kb(图1~3)。
HBV感染肝细胞时,首先与肝细胞表面的受体钠-牛磺胆酸共转运多肽(NTCP)结合,脱去包膜,含有HBV基因组松弛环状部分双链DNA和DNA聚合酶的核衣壳进入肝细胞浆,然后脱衣壳,在肝细胞核内,病*基因组松弛环状部分双链DNA被补齐缺口,形成共价闭合环状DNA(cccDNA);在宿主的RNA聚合酶II作用下,cccDNA转录为前基因组RNA(pgRNA)和不同长度的mRNA(图1~3)。前者翻译核心抗原(HBcAg)和DNA聚合酶,并在逆转录酶(RT)的作用下,逆转录为负链DNA,再以负链DNA为模板,合成正链DNA(图1~3);后者翻译成HBV的各种蛋白,包括大、中、小3种表面抗原(LHBsAg、MHBsAg和SHBsAg,统称为HBsAg)、e抗原(HBeAg)、X抗原(HBxAg)等,最后装配成完整的HBV,并与过剩的病*抗原一起释放到肝细胞外(图1~3)。病*聚合酶由末端蛋白(TP)、间隔区(Spacer)、聚合酶(Pol)/RT和RNA酶H(RH)组成(图4)。
图4.乙肝病*DNA负链和正链合成图
引自NassalM.Gut,,64(12):-.
由Knipe和Howley主编的《病*学》(第6版,年出版)一书中指出,HBVDNA聚合酶在病*DNA合成、病*组装和释放的所有过程中,一直共价连接在负链DNA的5’端。
为了进一步查证HBVDNA聚合酶到底应画在负链DNA还是正链DNA上,笔者专门去函请教了图2一文的作者之一,长期从事HBV研究、在国内外享有盛名的病*学家Locarnini教授。
他的回答是:“在发表该论文时,实际上遇到了杂志社绘图艺术家的挑战,我们遇到一些困难不能按我们的意愿绘图。因此,您是正确的,负链是完整的,而正链是短的。实际上,我们图中标记在正链DNA5’端的不是DNA聚合酶,而是末端蛋白,这可能是引起混淆的原因。ThomasE和LiangJK一文的图(即图1)更正确。”
显然,作者委婉承认了图2存在一些问题,因常规HBV复制示意图中DNA负链或正链上的小圆点是指DNA聚合酶,且该图中也未注明是末端蛋白。
我国有关乙型肝炎(乙肝)的教科书和学术期刊上发表的HBV复制示意图,多参考国外文献,或直接引用,或稍作修改。但由于个别作者未充分理解国外发表的HBV复制示意图示意即加以引用或作部分修改,因而出现一些有错误的HBV复制示意图。
为什么还会有第三种类型的HBV复制示意图(见图3,即将DNA聚合酶同时画在正链和负链DNA上)呢?这是由于HBV在逆转录过程中,DNA聚合酶的末端蛋白(TP)与负链DNA的5’端共价链接,但是逆转录酶会从负链的3’端向5’端延伸合成正链DNA。当合成正链DNA停止时,RT可能不再延伸。
因此,有学者将DNA聚合酶同时画在负链和正链DNA上,但DNA聚合酶是否会一直停止在正链DNA上,至今尚未定论。因此,在绘制HBV复制示意图时,更倾向于将DNA聚合酶画在HBV负链DNA的5’端上,请见最近发表在Viruses杂志上的HBV复制示意图(图5),这是目前国内外最新的HBV复制示意图,包含了关于HBV复制的最新研究成果,很值得参考。
图5.HBV复制循环
引自HuJMLiuKC.Viruses,,9(3):56-72.
注:1.HBV与肝细胞膜上受体结合并进入肝细胞;
2.病*在肝细胞内转运并将松弛环状DNA(rcDNA)释放至肝细胞核内;
3.由rcDNA形成cccDNA,或将双链线状DNA(dsDNA)整合至宿主DNA(3a);
4.转录合成病*RNA,包括核心和逆转录(RT)蛋白的CmRNA、包膜大蛋白的LSmRNA、包膜中(M)和小(S)蛋白的SmRNA、X蛋白的XmRNA、PreCore蛋白的PreCmRNA和pgRNA的CmRNA;4a.整合的dslDNA转录合成LSmRNA和SmRNA;
5.翻译合成病*的各种蛋白;
6.装配含核衣壳(NC)的pgRNA-RT,或空心核衣壳(6a);
7.逆转录pgRNA合成负链DNA,然后合成rcDNA;
8.子代rcDNA核内再循环形成更多cccDNA(核内cccDNA扩增);
9.含rcDNA的核衣壳装配上外膜,分泌成熟病*,以及小圆状和丝状HBsAg;(9a)和空心病*体(9b)至肝细胞外;加工PreCore蛋白并释放HBeAg(9c);释放尚未定论的假设RNA病*体(9?);P表示在不成熟的核衣壳(含单链DNA或pgRNA)或空心核衣壳上的磷酸化残基
(来源:《国际肝病》编辑部)
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