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.2019年7月19日;10(1):3192.
doi:10.1038/s41467-019-11173-1。

乙型肝炎病毒X蛋白BH3样结构域和Bcl-xL相互作用的结构和功能分析

附属机构

乙型肝炎病毒X蛋白BH3-样结构域的结构和功能分析及Bcl-xL相互作用

张田英等。 国家公社. .

摘要

乙型肝炎病毒(HBV)X蛋白(HBx)通过其BH3样基序与抗凋亡Bcl-2和Bcl-xL蛋白相互作用,促进HBV复制和细胞毒性。在这里,我们报道了HBx BH3-样基序与Bcl-xL复合物的晶体结构,其中BH3-样模序通过其非经典Trp120残基和保守Leu123残基采用短α-螺旋嵌入Bcl-xL中的疏水囊中。在具有促凋亡BH3-only蛋白的Bcl-xL结构中,该结合囊与规范的BH3-only-binding囊相距约2°。HBx中Trp120和Leu123的突变破坏了其与体外Bcl-xL的结合以及体内HBV的复制,证实了该基序对HBV的重要性。HBx BH3样肽HBx-aa113-135从HBx-null HBV复制子恢复HBV复制,而较短的肽HBx-aa118-127抑制HBV复制。这些结果为抑制HBV复制和治疗HBV患者的药物设计提供了重要的结构和功能见解。

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数字

图1
图1
Bcl-xL/HBx-aa113-135复合物的晶体结构。Bcl-xL/HBx-BH3基序与自由形式的Bcl-xL结构比较的卡通表示(PDB ID 5B1Z)。自由形式的Bcl-xL/HBx-BH3基序和Bcl-xL的结构分别用绿色和青色表示。结合的HBx-BH3肽以纸箱模式显示,并在小麦中着色。紧密相互作用中涉及的关键残基以粘滞模式突出显示。bBcl-xL/Bim-BH3基序(PDB ID 1PQ1)与自由形式的Bcl-xL结构比较的卡通表示(PDB ID1R2D)。Bcl-xL/Bim-BH3基序的结构为洋红色。结合的Bim-BH3肽以纸箱模式显示,并以红色显示。与紧密相互作用相关的相应关键残基以棒状模式突出显示。c(c)Bcl-xL/HBx-BH3基序复合物的静电势表面图。结合的HBx-BH3基序形成一个短的、双螺旋旋转的α-螺旋,并依偎在一个小的疏水囊中,该疏水囊部分形成。指出了疏水相互作用中的关键残基。d日HBx W120残基周围的电子密度显示在红色网格轮廓中。e(电子)Bcl-xL/Bim-BH3基序复合物的静电势表面图。绑定的Bim-BH3基序形成一个连续的长α-螺旋,与Bcl-xL在Bim绑定时形成的大凹槽相吻合。指出了参与相互作用的相应关键残基。(f)自由状态下Bcl-xL的静电势表面视图。在表面底部观察到一个预制的小凹槽/凹槽。d日(f)由pymol使用提供的默认参数创建。使用来自精细结构的Fo-Fc系数和相位来计算图谱,但在Fc计算中省略了残基。地图的等高线为3σHBx-BH3和Bcl-xL的侧链如杆模型所示。HBx和Bcl-xL分子分别在小麦和绿色中着色
图2
图2
HBx通过BH3-样结构域结合内源性Bcl-xL。HBx-aa113-135与HepG2细胞裂解物中的Bcl-xL相互作用。分别使用生物素化HBx-aa113-135肽(野生型(WT))和相应的突变肽(W120A/L123A)在HepG2细胞裂解液中进行共沉淀实验。使用抗Bcl-xL抗体进行免疫印迹(IB)分析结果。β-管蛋白作为输入对照进行测量和分析。b全长HBx与HepG2细胞中的Bcl-xL相互作用。在转染pTT22m-HBx-WT或pTT22m-HBx(W120A/L123A)的HepG2细胞中进行共免疫沉淀(Co-IP)实验。细胞裂解物由抗HBx抗体沉淀,并使用抗Bcl-xL抗体进行免疫印迹分析。c(c)等温滴定量热法(ITC)结果表明,HBx113-135与Bcl-xL之间的离解常数为26.5±13.7微米。d日ITC无法检测到HBx-aa113-135(W120A/L123A)和Bcl-xL之间的相互作用。源数据作为源数据文件提供
图3
图3
HBx-BH3-样结构域对HepG2细胞中HBV的产生至关重要。e(电子)使用PEP-1纳米颗粒将C末端生物素化的HBx-aa113–135肽(野生型(WT)和W120A/L123A双突变体)递送到用pHBV1.3-Xnull转染的HepG2细胞中(方法),并通过链霉亲和素-FITC(异硫氰酸荧光素)分析转染效率(). 比例尺为50微米。一个不相关的23-aa肽被用作对照(对照)。HBV核心抗原(HBcAg)的细胞内表达水平(b)和HBV e抗原(HBeAg)水平(c(c)),HBV S抗原(HBsAg)(d日)和HBV DNA(e(电子))在从HepG2细胞收集的培养基中进行测量(方法)。结果显示为WT HBx-aa113–135肽(WT)的折叠变化。(f))用pHBV1.3-Xnull和pTT22m HBx WT(WT)、pHBV1.3-Xnull和pTT22m HBx(W120A/L123A)或pHBV1.3-Xnull和pTT22m载体对照(对照)共转染HepG2细胞。HBcAg的细胞内表达水平((f))和HBeAg水平()、乙型肝炎表面抗原(小时)和HBV DNA()在HepG2细胞培养基中进行了类似的测量。结果显示为pHBV1.3-Xnull和pTT22m-HBx-WT(WT)组合的折叠变化。所示数据代表平均值±SD。重要性显示在顶部**P(P) < 0.01, ***P(P) < 0.001,***P < 0.0001; 双尾非配对t吨测试(n个 = 3个生物独立样本)。源数据作为源数据文件提供
图4
图4
HBx Trp120和Leu123残基对小鼠和HepG2-NTCP细胞产生HBV至关重要。,b乙型肝炎病毒DNA复制的Southern印迹分析()HBV转录的Northern印迹分析(b)在分别转染pHBV1.3-WT(野生型)、pHBV10.3-HBx(W120A/L123A)或pHBV1.3-HBx-null的HepG2细胞中。c(c)小时HBV小鼠模型中HBV病毒蛋白表达的分析。血清HBV S抗原(HBsAg)的表达水平(c(c))和HBV e抗原(HBeAg)(d日)肝内HBV核心抗原(HBcAg)的表达水平((f))和HBsAg(小时)在水动力注射pHBV1.3-WT复制子后3天,在小鼠的肝裂解液中,分别用化学发光酶免疫分析(CLEIA)分析pHBV1.3-HBx(WL/AA)复制子或pHBV1.3%-HBx-null复制子。肝内HBcAg的表达水平(e(电子))和HBsAg()在这些小鼠的肝组织切片中也进行了免疫染色。比例尺为100微米。红色箭头表示有HBcAg或HBsAg表达的肝细胞。将pcDNA3.1-EGFP与HBV复制子作为注射标记物共同注射,以使转染效率正常化(n个 = 6只生物独立的动物)。HBeAg动力学和j个HepG2-NTCP细胞株感染HBV-WT(蓝线)、HBV-WL/AA(红线)和HBV-Xnull(绿线)后的HBsAg水平,未经处理的HepG2/NTCP细胞上清液作为阴性对照(紫线)(n个 = 3个生物独立样本)。数据代表平均值±SD。顶部显示了各组之间的显著差异**P(P) < 0.01, ***P(P) < 0.001, ****P(P) < 0.0001; 双尾不成对t吨-测试。源数据作为源数据文件提供
图5
图5
Bcl-xL/HBx-aa113-135、Bcl-xL/ABT-263、Bcl-xL/ABT-737和Bcl-2/HBx-aa110-135结构的比较。Bcl-xL的卡通结构与HBx-aa113-135(PDB ID 5B1Z)复杂。bBcl-xL与ABT-263(PDB ID 4QNQ)复合体中的卡通结构。c(c)Bcl-2与ABT-737(PDB ID 2YXJ)复合体中的卡通结构。d日Bcl-2与HBx-aa110–135复合物的卡通结构(PDB ID 5FCG)。Bcl-xL和Bcl-2的结构为表面模式,HBx-BH3-like基序为卡通模式,关键残基和ABT分子为棒状模式。值得注意的是,与Bcl-xL/HBx-aa113-135结构相比,Bcl-2中的类HBx-BH3螺旋/HBx-aa110–135结构移位~8朝向N末端。因此,关键Trp120残基的侧链指向相反的方向,并且大于10远离由Phe105、Leu108、Val126和Phe146侧链形成的保守疏水囊,这对结合HBx-BH3-样基序至关重要。e(电子),(f)Bcl-xL/HBx-BH3-类复合体、Bcl-xL/ABT-263复合体、Bcl-xL/ABT-737复合体和Bcl-2/HBx-BH3-like复合体的结构叠加(前视图和侧视图)。Bcl-xL和Bcl-2为深灰色。Bcl-xL/HBx-BH3-样复合物中的HBx-BH3样肽、ABT-263、ABT-737和Bcl-2/HBx-BH3-样复合物的HBx-BH3-样肽分别以绿色、红色、蓝色和青色显示
图6
图6
HBx-aa118-127肽(而非ABT-263)抑制HBV在HepG2.2.15细胞中的复制和转录。HepG2.2.15细胞用125、250、500和1000nM ABT-263持续2天。分离HBV胞浆病毒颗粒,并对病毒DNA复制中间产物进行定量(方法)。结果表明,与未经处理的HepG2.2.15细胞相比,所示处理组细胞中复制中间产物的倍数发生了变化。b用指定浓度的ABT-263处理HepG2.2.15细胞2天。用caspase-3(CASP3)和GAPDH(3-磷酸甘油醛脱氢酶)抗体对裂解产物进行免疫印迹分析。c(c),d日使用PEP-1纳米粒子将HBx-aa113-135、HBx-aa118-127或对照肽输送至HepG2.2.15细胞(方法)。HBV DNA水平(c(c))和HBV S抗原(HBsAg)表达水平(d日)在收集自HepG2.2.15细胞的培养基中进行测量(方法)。结果显示为与对照肽相比的折叠变化。e(电子)用浓度为12.5、12.5和50的HBx118–127肽转染HepG2-NTCP细胞HBV感染期间μg/ml或无关的控制肽(感染多重性(MOI)) = 200)。e(电子)乙型肝炎病毒e抗原(HBeAg),(f)HBV DNA,以及在HBV感染后第8天测量细胞活力。所示数据代表平均值±SD。重要性显示在顶部。不显著(ns):*P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01; 双尾非配对t吨测试(n = 3个生物独立样本)。源数据作为源数据文件提供
图7
图7
ABT-263不影响HBx118-127对HepG2.2.15细胞中HBV复制的抑制作用。d日HepG2.2.15细胞预先喂食12肽治疗前h。在所有面板中,从左到右(栏1-5),分别用安慰剂缓冲液、HBx118-127、ABT-263、HBx117-127和ABT-262以及ABT-263HBx118127和ABT-127处理细胞。将1–4条中的细胞处理48h、 而bar 5中的细胞首先被ABT-263处理12次h、 然后用HBx118–127治疗另外36例h.ABT-263的最终浓度为1μM,而HBx-aa118-127由PEP-1纳米粒子传递。治疗48小时后,HBV S抗原(HBsAg)蛋白表达水平()和HBV e抗原(HBeAg)(b)在培养基中,HBV核心抗原(HBcAg)的细胞内蛋白表达水平(c(c))和HBV病毒DNA翻转器(d日)在HepG2.2.15细胞培养基中进行检测(方法)。结果显示为与用安慰剂缓冲液处理的细胞所得值相比的倍数变化。所示数据代表平均值±SD。重要性显示在顶部。不显著(ns):*P(P) < 0.05, **P(P) < 0.01, ***P(P) < 0.001; 双尾非配对t吨测试(n个 = 3个生物独立样本)。源数据作为源数据文件提供

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