Studies on the Role of Papillomavirus E2 Proteins in Virus DNA Replication
Papilloomiviirused on selgroogsete seas laialt levinud väikesed, koespetsiifilised DNA viirused, mis nakatavad naha või limaskesta epiteelkoes asuvaid keratinotsüüte. Inimese papilloomiviiruse (HPV) suurim meditsiiniline tähtsus seisneb tema võimes põhjustada mitmeid pahaloomulisi kasvajaid, sealhulgas emakakaelavähki, mis on naiste seas esinemissageduselt teisel kohal rinnavähi järel ning kõrge suremusega. HPV-d jagunevad kõrge ja madala vähitekke riskiga viirusteks. Madala riskiga viirused (HPV11, HPV6 jt) põhjustavad healoomulisi vohandeid, näiteks soolatüükaid ja kondüloome, mis tervetel inimestel kaovad immuunsüsteemi toimel aasta või paari jooksul. Pahaloomulised kasvajad võivad aja jooksul areneda rakkudest, mis on nakatunud kõrge riski HPV-dega (HPV16, HPV18 jt). Praeguseks saadaolevad HPV-vastased vaktsiinid on küll efektiivsed uue nakkuse ärahoidmisel, kuid ei paku paraku kaitset kõigi kõrge riskiga HPV-de osas, samuti on nad kulukad ning halvasti kättesaadavad arengumaades, kus leiab aset 80% emakakaelavähist tingitud surmadest. Kuigi maailmas on miljoneid HPV-ga nakatunud inimesi, ei ole tänaseks veel välja töötatud spetsiifilist viirusvastast ravi. Seetõttu on HPV-alane uurimistöö endiselt päevakorral, et paremini mõista viiruse onkogeensust ja leida uusi viise nakkuse ärahoidmiseks ning olemasolevate ravivõtete täiendamiseks. Papilloomiviiruse E2 valk osaleb viiruse DNA replikatsiooni algatamisel koos viiruse peamise replikatsioonivalguga E1. Lisaks reguleerib E2 valk viiruse varajaste geenide avaldumist ning mängib olulist rolli viiruse genoomi episomaalsel säilimisel kinnitades rakkude jagunemise käigus viiruse genoomid raku kromosoomide külge. Samas ekspresseerib papilloomiviirus lisaks täispikale E2 valgule ka sama valgu lühikesi vorme, mille ülesandeks on reguleerida täispika E2 valgu funktsioone. Eelnevalt on meie grupp näidanud, et täispikast ja transaktivatsiooni domeeni mitteomavast lühikesest E2 valgust moodustunud E2 heterodimeerid on võimelised toetama viiruse varajaste geenide transkriptsiooni ja DNA replikatsiooni. Antud töö esimeses publikatsioonis uurisin detailsemalt E2 heterodimeeri paiknemist rakus ning selle rolli viiruse DNA replikatsioonil veise papilloomiviiruse tüüp 1 (BPV1) E2 näitel. Leidsin, et BPV1 E2 heterodimeer paikneb sarnaselt täispika E2 homodimeerile rakulise kromatiini fraktsioonis, mis on kooskõlas E2 heterodimeeri võimega toetada viiruse geenide transkriptsiooni ja DNA replikatsiooni. Lisaks näitasin, et BPV1 E2 heterodimeer on võimeline siduma viiruse E1 valgu replikatsiooni alguspunktile viiruse genoomis ning toetama viiruse DNA replikatsiooni initsiatsiooni. Samas ei suutnud E2 heterodimeer säilitada viiruse genoomi jagunevates rakkudes pikema aja jooksul. Käesoleva tööga seotud järgnevas publikatsioonis uurisin HPV18 ja HPV11 E2 heterodimeeride osalust viiruse DNA replikatsioonil ning leidsin, et sarnaselt BPV1 E2 heterodimeerile toetab ka HPV E2 heterodimeer viiruse DNA replikatsiooni initsiatsiooni, kuid pole võimeline tagama viiruse genoomi pikaajalist säilimist rakus. Seega on E2 heterodimeeri võime toetada viiruse genoomi replikatsiooni initsiatsiooni konserveerunud erinevate papilloomiviiruste seas ning täispika E2 homodimeeri ja E2 heterodimeeri vaheline dünaamika on oluline reguleerimaks viiruse DNA paljundamist ja säilumist viirusega nakatunud rakkudes. HPV E2 heterodimeer oli võimeline ka maha suruma viiruse varajaste geenide avaldumist samas ulatuses kui täispika E2 homodimeer. Lisaks leidsin, et HPV18 on võimeline kodeerima transaktivatsiooni domeeni mitteomavat E8^E2 valku, mille üheks rolliks on inhibeerida HPV18 genoomi replikatsiooni, käitudes seega sarnaselt teiste papilloomiviiruste seas tuvastatud E8^E2 valkudega. Käesoleva töö kolmandaks tahuks on papilloomiviiruse DNA replikatsiooni toimumiskoha uurimine rakus. Leidsin, et HPV replikatsioonikeskuste paiknemine raku tuumas kattub osaliselt tuumsete struktuuriüksuste ND10 asetusega. Nimelt paiknesid HPV18 ja HPV11 replikatsioonivalgud E1 ja E2 kas osaliselt koos või kõrvuti ND10 struktuursete valkudega PML ja DAXX, viidates sellele, et sarnaselt teistele raku tuumas replitseeruvatele DNA viirustele (herpesviirused, adenoviirused jt) algatab ka HPV oma replikatsioonitsükli ND10 läheduses. Kuigi ND10 mängib olulist rolli rakku sisenevate viiruste replikatsiooni inhibeerimisel, on mitmed viirused leidnud viise ND10 inhibeerivast toimest vabanemiseks, sealhulgas ND10 struktuuri lõhkumise või ND10 struktuursete valkude lagundamise läbi. Üks ND10 valkudest, mis inhibeerib mitmete ND10 läheduses paljunevate viiruste replikatsiooni, on DAXX valk. Oma töös leidsin, et DAXX valk moduleerib ka HPV18 ja HPV11 varajaste geenide avaldumist ja DNA replikatsiooni. Üllatuslikult ei omanud aga DAXX valk negatiivset toimet, vaid mõjutas positiivselt HPV geeniekspressiooni ja genoomi lühiajalist replikatsiooni uuritavates rakkudes. Kokkuvõtvalt uurisin töö käigus papilloomiviiruse peamise regulaatorvalgu E2 rolli viiruse DNA replikatsioonil ning viiruse replikatsiooni toimumiskohta rakus ja sellega seotud ühe rakulise faktori, DAXX valgu, mõju viiruse replikatsioonile.
papilloomiviirused, valgud, viirusvalgud, DNA, replikatsioon, Papillomavirus, proteins, viral proteins, replication
Networked Digital Library of Theses and Dissertations