Διερεύνηση της βιολογικής δράσης των core/core+1 πρωτεϊνών του ιού της ηπατίτιδας C στην ανάπτυξη του ηπατολογικού καρκίνου

Abstract

Viruses often include overlapping reading frames and unconventional translation mechanisms in order to maximize their infectious potency from a small genome and to stimulate their early gene expression. Hepatitis C virus (HCV) has such an unconventional open reading frame (ORF) within the coding region of the core protein, encoding a unique protein called ARFP or F or core+1. Two mainisoforms of core+1/ARFP, core+1/L, initiating from codon 26 and core+1/S, initiating from codons 85/87 of the coding region of the polyprotein, have been reported.The biological significance of core+1/ARFP expression remains unclear. The purpose of this doctoral dissertation is to investigate the functional and pathological properties of core+1/ARFP isoforms upon their interaction with the host cell, combining in vitro and in vivo approaches. Our data give strong evidence that HCV-1a core+1/ARFP stimulates cell proliferation in Huh7.5-based cell lines expressing either core+1/L isoform or core+1/S and in transgenic mice expressing c+1/S in a liver-specific manner. In addition, the study of various signalling pathways upstream of the cell cycle as well as the large-scale proteome profiling of the cell lines stably expressing core+1/ARFP isoforms, revealed cellular targets that are related with tumorigenesis.Both core+1/ARFP isoforms increase expression levels of cyclin D1 and phospho-Rb, thus promoting the cell cycle. In addition, c+1/S was found to enhance liver regeneration and oncogenesis in transgenic mice through in vivo models of cell proliferation and chemically induced tumorigenesis. Cell cycle induction along with elevated levels of oncogenic mRNAs associated with cell proliferation in cells and in transgenic mice expressing core+1/ARFP proteins suggest that these proteins have oncogenic potential and play a role in the pathogenesis of HCV.These pathological mechanisms of core+1/ARFP may complement the action of other viral proteins with oncogenic properties, leading to the development of hepatocellular carcinoma. In addition, since the core+1/ARFP immune responses have been correlated with the severity of liver disease in chronic HCV patients, we expect the present work to help clarify the pathophysiological significance of this protein as a biomarker of disease progression.

Οι ιοί συχνά περιλαμβάνουν επικαλυπτόμενα πλαίσια ανάγνωσης και μη συμβατικούς μηχανισμούς μετάφρασης προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η μολυσματική τους δυναμική από ένα μικρό γονιδίωμα και να ενορχηστρωθεί η έγκαιρη έκφραση γονιδίων τους. Ο ιός της ηπατίτιδας C (HCV) διαθέτει ένα τέτοιο μη συμβατικό ανοιχτό πλαίσιο ανάγνωσης (ORF) εντός της περιοχής κωδικοποίησης της πρωτεΐνης core, κωδικοποιώντας μια ιδιαίτερη πρωτεΐνη, που ονομάστηκε ARFP ή F ή core+1. Έχουν αναφερθεί δύο κυρίαρχες ισομορφές της core+1/ARFP, η core+1/L, που αρχίζει από το κωδικόνιο 26 και η core+1/S, ξεκινώντας από τα κωδικόνια 85/87 της κωδικοποιούσας περιοχής της πολυπρωτεΐνης. Η βιολογική σημασία της έκφρασης της core+1/ARFP παραμένει ασαφής. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι να διερευνηθούν οι λειτουργικές και παθολογικές ιδιότητες των core+1/ARFP ισομορφών κατά την αλληλεπίδρασή τους με το κύτταρο-ξενιστή, συνδυάζοντας in vitro και in vivo προσεγγίσεις. Τα δεδομένα μας αποτελούν ισχυρή απόδειξη ότι οι core+1/ARFP του HCV-1a διεγείρει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό σε κυτταρικές σειρές που βασίζονται σε Huh7,5 κύτταρα και εκφράζουν είτε την ισομορφή core+1/L είτε την core+1/S, καθώς και σε μοντέλα διαγονιδιακών ποντικών που εκφράζουν την c+1/S ηπατοειδικά. Επιπλέον, η μελέτη διαφόρων σηματοδοτικών μονοπατιών ανοδικά του κυτταρικού κύκλου καθώς και η μεγάλης κλίμακας ανάλυση του πρωτεόματος των κυτταροσειρών που εκφράζουν σταθερά τις ισομορφές core+1/ARFP αποκάλυψε κυτταρικούς στόχους των ισομορφών αυτών που σχετίζονται με την ογκογένεση. Και οι δύο ισομορφές της core+1/ARFP αυξάνουν τα επίπεδα της κυκλίνης D1 και της φωσφορυλιωμένης Rb, προωθώντας έτσι τον κυτταρικό κύκλο. Επιπλέον, βρέθηκε ότι η c+1/S ενισχύει την αναγέννηση του ήπατος και την ογκογένεση στα διαγονιδιακά ποντίκια μέσα από in vivo μοντέλα μελέτης του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και της χημικά επαγώμενης ογκογένεσης. Η επαγωγή του κυτταρικού κύκλου μαζί με τα αυξημένα επίπεδα mRNA ογκογoνιδίων που σχετίζονται με τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό στα κύτταρα και στα διαγονιδιακά ποντίκια που εκφράζουν τις πρωτεΐνες core+1/ARFP, υποστηρίζουν ότι οι πρωτεΐνες αυτές έχουν ογκογονικές δυνατότητες και παίζουν ρόλο στην παθογένεια του HCV. Αυτοί οι παθολογικοί μηχανισμοί των core+1/ARFP μπορεί να συμπληρώνουν τη δράση άλλων ιικών πρωτεϊνών με ογκογόνες ιδιότητες, οδηγώντας στην ανάπτυξη του ηπατοκυτταρικού καρκινώματος. Επιπλέον, δεδομένου ότι οι ανοσολογικές αποκρίσεις στην core+1/ARFP έχουν συσχετιστεί με τη σοβαρότητα της ηπατικής νόσου σε χρόνιους HCV ασθενείς, αναμένουμε ότι η παρούσα εργασία θα βοηθήσει στην αποσαφήνιση της παθοφυσιολογικής σημασίας αυτής της πρωτεΐνης ως βιοδείκτη της εξέλιξης της νόσου.