科研進(jìn)展
2023年4月25日,武漢病毒所羅敏華團隊在Journal of Virology在線(xiàn)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)感染導致胎腦發(fā)育損傷的新機制。
先天性HCMV感染是導致出生缺陷的最重要感染性病因。嚴重的HCMV感染可導致胎兒腦組織出現無(wú)腦回、多個(gè)小腦回、小腦發(fā)育不全畸形和腦室擴大等腦損傷。這些結構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,顯示感染鼠呈現腦皮層萎縮和神經(jīng)元遷移異常(JCI insight 2022),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(guò)程中扮演重要角色;Cx43在腦皮層的水平下調會(huì )導致神經(jīng)元遷移受損。本研究首先在HCMV感染的神經(jīng)前體細胞(neural progenitor cells, NPCs)模型中發(fā)現病毒感染可通過(guò)泛素蛋白酶體途徑下調Cx43蛋白水平。進(jìn)一步的病毒蛋白篩選鑒定出立即早期蛋白IE1介導Cx43下調。對IE1和Cx43的相互作用分析發(fā)現Cx43結合在IE1的氨基酸236-250區段;缺失此結合位點(diǎn)IE1則喪失下調Cx43的能力。為了研究IE1下調Cx43產(chǎn)生的生物學(xué)效應,通過(guò)胚胎電轉實(shí)現了IE1在小鼠胚腦皮層的異源表達。體內結果不但證實(shí)IE1下調胎腦的Cx43,更重要的是發(fā)現IE1表達明顯抑制了神經(jīng)元遷移、導致皮層萎縮。通過(guò)異源補償Cx43則可減輕IE1導致的神經(jīng)遷移損傷;IE1的Cx43結合位點(diǎn)缺失突變體喪失了在體內誘導神經(jīng)損傷的能力,說(shuō)明神經(jīng)元遷移異常是由IE1介導的Cx43下調所致。
該研究揭示HCMV感染引起神經(jīng)發(fā)育異常的一種新調控機制:HCMV感染通過(guò)下調Cx43導致未成熟神經(jīng)元遷移缺陷,進(jìn)而影響胎腦發(fā)育。為解析HCMV感染誘導先天性腦發(fā)育障礙提供了新證據。
武漢病毒所博士生黃勝男為本文第一作者,武漢病毒所羅敏華研究員,北京腦科學(xué)與類(lèi)腦研究中心趙非研究員和復旦大學(xué)附屬上海市公共衛生臨床中心程漢副研究員為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金資助。
圖示:IE1通過(guò)下調Cx43影響神經(jīng)元放射遷移過(guò)程