乙型肝炎病毒（HBV）感染仍然是全球公共衛生的沉重負擔。盡管通過接種保護性疫苗已成功降低了HBV感染的新發病率，但慢性HBV感染約占所有肝細胞癌（HCC）病例的一半，約占HCC死亡總數的33%。目前對慢性HBV感染的治療僅限于I型干擾素和核苷酸類似物，但這兩種方法都不能治愈，因為它們對病毒復制模板共價閉合環狀DNA（cccDNA）的作用有限。
HBV是一種部分雙鏈松弛環狀DNA病毒，其基因組為3.2 kb，編碼四個重疊的開放閱讀框（ORFs）。感染后，HBV松弛環狀DNA（rcDNA）轉變為cccDNA。cccDNA在細胞核中積累，與組蛋白和非組蛋白相互作用形成微型染色體，作為實現病毒RNA轉錄的模板。很明顯，一系列組蛋白翻譯后修飾（PTMs），包括活性PTMs H3K4me3、H3K27ac、H3K36me3、H3K122ac，以及抑制性PTMs H3K9me3和H3K27me3，直接在cccDNA上富集，提供了cccDNA轉錄活性的動態表觀遺傳調控。最近的研究表明，這些表觀遺傳機制已被最關鍵的病毒蛋白HBx采用，以促進HBV轉錄。例如，HBx將p300/CBP和PACF募集到cccDNA并乙?；M蛋白，以促進HBV復制。此外，HBx反式激活HAT1并促進cccDNA上的組蛋白乙?；栽鰪奵ccDNA轉錄。然而，既參與cccDNA轉錄調控又受HBV/HBx操縱的宿主因子尚未完全確定。需要進一步鑒定這些宿主因子以確定用于HBV治療的藥物靶點。
長鏈非編碼RNAs（lncRNAs）是一類長度超過200個核苷酸的異質性轉錄本，具有很少或沒有蛋白質編碼潛能，已被證明在各種細胞過程中發揮關鍵的調節作用，包括調節基因表達和表觀遺傳修飾。新出現的證據表明lncRNAs參與介導宿主細胞與包括HCV和HBV在內的多種病毒之間的相互作用。據報道，lncRNAs以HBx依賴性方式通過重塑cccDNA微型染色體來調節HBV復制。LncRNA HULC通過調節HBx/STAT3/miR-539/APOBEC3B信號通路激活HBV復制并加速HCC進展。LncRNA HOTAIR與DDX5/PRC2相互作用以抑制cccDNA轉錄，而HBx結合的lncRNA DLEU2可維持cccDNA和癌癥相關基因的轉錄。因此，鑒定HBx靶向的、且在表觀遺傳上抑制HBV轉錄的新型lncRNAs，對于開發新的HBV治療策略具有重要意義。
近日，Advanced Science（IF16.806）期刊發表了題為LINC01431 Promotes Histone H4R3 Methylation to Impede HBV Covalently Closed Circular DNA Transcription by Stabilizing PRMT1的研究論文。報道了一個可被HBx下調并抑制cccDNA轉錄的新型HBV限制性lncRNA LINC01431，并揭示了HBx-LINC01431-PRMT1在調節HBV cccDNA轉錄中的關鍵調控作用，暗示其可能是HBV治療的潛在靶點。
首先，為了鑒定負責調節肝細胞中HBV復制的lncRNAs，研究人員對有或無HBV感染的HLCZ01細胞（HLCZ01細胞是一種可支持HBV整個生命周期的肝癌細胞系）進行了lncRNA測序，結果在HBV感染的HLCZ01細胞中總共鑒定出306個差異表達的lncRNAs（60個上調和246個下調），進一步分析發現LINC01431是一種新的被HBx下調的lncRNA，并且高水平的HBV復制與低水平的LINC01431相關。
Fig1. HBV感染期間HBx下調LINC01431的表達
接著，為了評價LINC01431在HBV復制中的作用，研究人員通過核質分離和RNA FISH實驗證實了LINC01431定位于細胞核。功能獲得性和缺失性實驗顯示，LINC01431過表達顯著抑制了HBV復制，而LINC01431敲低則促進了HBV復制，表現為所有檢測到的細胞中HBV抗原（HBsAg/HBeAg）、HBV病毒粒子和pgRNA的產生增加。體內實驗顯示LINC01431過表達顯著降低了HBsAg和HBV DNA的血清水平，以及肝臟HBcAg表達。證明了LINC01431是HBV復制的宿主限制因子。
Fig2. LINC01431定位于細胞核，是HBV復制的宿主限制因子
隨后，為了詳細表征LINC01431引發的HBV抑制，研究人員采用了幾種支持HBV復制的細胞模型。結果發現LINC01431過表達顯著降低HepaRGNTCP細胞中的HBV抗原、病毒DNA和RNA，但對cccDNA水平和pgRNA穩定性影響不大，提示LINC01431特異性抑制cccDNA轉錄。鑒于組蛋白修飾在cccDNA微型染色體上起著調控cccDNA轉錄的重要作用。因此，研究人員探討了LINC01431是否影響了cccDNA的表觀遺傳修飾。結果顯示LINC01431過表達大大降低了包括H3K4me3和H3K27ac在內的活性修飾的富集，而LINC01431敲低則顯著增加了對cccDNA結合的組蛋白的這些修飾。表明LINC01431是一種新型HBV轉錄宿主限制因子。
Fig3. LINC01431抑制cccDNA的轉錄
機制研究表明，LINC01431與I型蛋白精氨酸甲基轉移酶（PRMT1）競爭性結合，以阻斷HBx介導的PRMT1泛素化和降解。因此，LINC01431增加了PRMT1在cccDNA上的占有率，導致H4R3me2a修飾增強和cccDNA結合的組蛋白乙酰化減少，從而抑制cccDNA轉錄。反過來，為了促進病毒復制，HBV通過HBx介導的轉錄因子ZHX2（鋅指和同源框2）的抑制來轉錄抑制LINC01431的表達。
Fig4. LINC01431與PRMT1相互作用抑制HBV cccDNA轉錄的模型示意圖
總的來說，本研究證明了LINC01431是cccDNA微型染色體的一種新型表觀遺傳調節因子，并強調了HBx-LINC01431-PRMT1在HBV復制中的反饋回路，為HBV治療提供了潛在的治療靶點。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202103135
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