【期刊导读】一文了解干扰素α如何通过表观遗传修饰来抑制cccDNA

编者按

目前各种证据表明，病毒共价闭合环状DNA（cccDNA）和宿主基因组的表观遗传修饰对HBV病毒活性的调控是至关重要的。这种修饰包括组蛋白乙酰化、DNA甲基化、N6-甲基腺苷（m6A）和非编码RNA修饰。干扰素（IFN）治疗慢乙肝可以诱导多个干扰素刺激基因（ISGs）来抑制病毒复制，也可以通过表观遗传调节来影响HBV的生命周期。表观遗传变化可能也是IFN的靶点，可为HBV的治疗提供一种新的途径。

近期，吉林大学的刘炜炜教授和吉林大学动物科学学院的王东旭教授团队在Frontiers in Immunology上发表了一篇关于IFNα抑制HBV复制的不同机制的综述，表明：IFN可以通过多种信号通路促进下游ISGs的表达从而抑制病毒复制；IFN也可以通过组蛋白乙酰化、RNA m6A修饰等表观遗传学调控方式抑制cccDNA的转录。

一·干扰素通过JAK-STAT信号通路抑制HBV的增殖

IFN是一种具有广谱抗病毒活性的天然免疫物质，由被病毒感染的细胞释放。目前，已鉴定出三种类型的IFN：I型IFN（包括IFN-α、-β、-ε等）、II型IFN（IFN-γ）和III型IFN（IFN-λ）。IFN通过多种信号通路促进下游ISGs的表达来抑制病毒复制。

ISGs在宿主抗HBV感染中起着重要作用。它可以抑制病毒的进出、复制、转录、翻译和翻译后修饰，此外，RNA代谢、翻译和内质网靶向也受到不同程度的调控。因此，作为一类介导抗病毒作用的效应分子，ISGs几乎可以靶向病毒入侵、脱壳、基因组复制、病毒粒子组装和释放的所有过程，从而抑制病毒在体内的增殖。

不同类型的IFN与细胞表面的不同受体结合后，通过JAK-STAT信号通路启动信号级联反应，调控多个基因的转录。IFN-I和IFN-III与它们各自的受体结合，导致JAK1附近的酪氨酸激酶TYK-2磷酸化，随后进一步激活STAT1和STAT2。磷酸化的STAT1和STAT2与IRF-9结合，形成异三聚体复合物ISGF3。随后，ISGF3被运输到细胞核中，与ISREs结合并激活ISGs转录。

IFN-II受体IFNGR1和IFNGR2的胞内结构域分别结合并激活JAK1和JAK2激酶。它们诱导STAT1和STAT2的磷酸化，随后形成同型二聚体GAF。GAF被运输到细胞核中，与GAS结合并诱导ISGs转录，最终抑制HBV的增殖。

二·干扰素通过表观遗传学调控HBV的复制和转录

HBV DNA基因组紧密压缩，长度只有3.2 kb，编码四种功能病毒蛋白，包括:（i）preS/S，编码与病毒包膜结合并介导病毒进入的大、中、小三种表面蛋白（HBs）；（ii）preC/Core，编码HBV核心蛋白（HBc）和分泌型e抗原（HBeAg）；（iii）POL，参与病毒复制和包装的病毒聚合酶；（iv）X区，编码X蛋白（HBx），该蛋白具有病毒复制等多种功能，是HBV引起肝癌的主要原因。此外，两个增强子和三个预测的CpG岛构成了HBV cccDNA的结构。HBV cccDNA作为一种小染色体，需要经过结合组蛋白的翻译后修饰，因此，cccDNA的转录活性受到表观遗传修饰的高度影响。IFNα对HBV的表观遗传抑制是调控cccDNA的最重要机制之一。

01 DNA甲基化

DNA甲基化利用DNA甲基转移酶（DNMTs）活性，通常发生在CpG岛二核苷酸上，常与基因转录沉默相关。HBc通过与CpG岛Ⅱ结合来维持其与cccDNA的结合，其相对丰度与患者血清HBV DNA水平高度相关。研究发现甲基转移酶SETD2是参与IFNα介导的抗病毒应答的关键因子，通过其甲基转移酶活性可以直接介导STAT1的Lys525位点甲基化，从而增加IFNα激活的STAT1磷酸化和抗病毒细胞应答。

02 组蛋白乙酰化

组蛋白乙酰化也发生在HBV感染过程中，许多组蛋白修饰酶，如乙酰转移酶（HATs）、去乙酰化酶（HDACs）等，都可以修饰与cccDNA相关的组蛋白。HBV小染色体的转录受到cccDNA结合组蛋白表观遗传改变的调控，调控cccDNA结合的H3/H4组蛋白的乙酰化状态从而影响HBV复制。

IFNα可通过GCN-5介导的组蛋白H3K79琥珀酰化调控HBV cccDNA小染色体，促进HBV cccDNA的清除。IFN-α2b增加了HDAC3介导的HBV cccDNA小染色体上H4K8的2-羟基去异丁酰化，抑制了cccDNA在肝脏中的转录。另一项研究表明，使用IFN-α后，YY1和Ezh2（转录抑制复合物PRC2的组成成分）及组蛋白去乙酰化酶HDAC1和hSirt1被招募到cccDNA中，导致cccDNA结合组蛋白的去乙酰化，转录被抑制。

03 N6-甲基腺苷（m6A）修饰

N6-甲基腺苷（m6A）修饰是真核细胞和病毒中最常见的修饰形式，在不改变碱基序列的情况下调节RNA的转录、剪接、降解和翻译。m6A修饰在HBV生命周期中调节HBV RNA的稳定性和逆转录。同时，HBV可以影响宿主细胞中的m6A水平，从而实现定向免疫逃逸。

研究表明，HBx可以招募甲基转移酶样蛋白METTL3/14，从而显著增加PTEN RNA的m6A修饰，导致PTEN蛋白水平的降低。在缺乏PTEN的情况下，干扰素调节因子IRF-3的Ser97位点去磷酸化减少，IFN合成受损。

使用IFN-α后，观察到METTL3/14的表达显著上调，FTO显著下调，从而导致pgRNA的m6A修饰增加、稳定性降低，表明IFN-α可以调控pgRNA的m6A修饰，降低肝癌的发生率。

同时，IFN-α可诱导ISG20（3’ - 5’ 外切酶）选择性降解m6A修饰的HBV RNA。ISG20可以与YTHDF2形成复合物，从而导致特定的HBV转录本降解。

04 miRNA

miRNAs是特异性的非编码RNA，长度为21 - 25个核苷酸。它们通过靶向特定的mRNA来阻止翻译或加速RNA降解来调节基因表达。病毒还可以编码改变宿主基因表达的miRNA，以此调节病毒复制。miRNAs可以通过与HBV转录本结合直接影响HBV复制，或通过靶向参与HBV复制的细胞因子间接影响HBV复制。

HBV-miR-3是一种HBV编码的miRNA，其表达与HBV活性高度相关。HBV-miR-3可以促进IFN的抗HBV作用，并诱导M1巨噬细胞中IL-6的产生，抑制病毒复制。一项研究表明87例慢乙肝患者中有52例的肝组织样本表达了HBV-miR-6，且其表达水平与肝脏HBV DNA和血清HBsAg水平相关，表明该分子可参与病毒排出或颗粒形成。

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综上所述，IFN可以通过DNA甲基化、组蛋白乙酰化、m6A修饰和miRNA表达等表观遗传学调控RNA的转录，从而抑制cccDNA的转录。因此，深入研究表观遗传调控过程可以为慢乙肝治疗提供新的途径。

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肝霖君有话说

IFN对HBV的治疗至关重要，已有研究表明IFNα可以通过调节先天性免疫和适应性免疫治疗慢乙肝（相关链接），其中涉及多种免疫细胞和趋化因子，包括T细胞、B细胞、NK细胞和DC细胞等（相关链接一、二、三、四、五、六）。

已有研究表明IFN还可以通过干扰素刺激基因ISGs抑制HBV的复制，并在治疗过程中发生表观遗传修饰（相关链接一、二、三、四）。HBV是一种DNA病毒，组蛋白乙酰化、DNA甲基化、m6A修饰和miRNA表达等表观遗传修饰均参与了其感染过程。因此，了解慢乙肝的发病机制和治疗过程中所涉及的表观遗传学变化具有重要意义，可能为开发新的治疗方法提供新的靶点。目前已有miRNA相关药物正在研发中（相关链接），期待后续能为慢乙肝患者带来福音。

参考文献：

Yang Z, Sun B, Xiang J, et al. Role of epigenetic modification in interferon treatment of hepatitis B virus infection[J]. Front Immunol, 2022, 13: 1018053.