Expression of viral microRNAs during primary infection of Epstein-Barr virus in B cells = Epstein-Barr virus에 의한 B 세포 초기감염 과정에서 viral microRNA의 발현

국문 초록 (Abstract)

MicroRNA (miRNA)는 약22뉴클레오타이드로 이루어진 작은 비번역 RNA로 전사후 단계에서 진핵세포의 유전자 발현을 조절한다. MiRNA는 표적 mRNA의3''-UTR에 염기서열 특이적으로 결합하여 표적mRNA의 분해나 번역 억제를 유도하며, 세포의 증식이나 분화, 세포사멸, 발달과정에서 중요한 역할을 하는 유전자의 발현을$$a$$a조절한다고 알려져 있다.$$a$$a최근에 바이러스가 miRNA를 발현하고 있음이 밝혀졌다. MiRNA를 발현하는 바이러스로 최초로 보고된 Epstein-Barr virus (EBV)는 BHRF1 mRNA와 BART 인트론에 존재하는 5 개의 miRNA를 발현하며 세포 증식과 사멸의 조절자, B 세포 특이적인 케모카인과 사이토카인,$$a$$a전사 조절자, 신호 전달 경로에서 역할을 하는 물질이 바이러스$$a$$amiRNA의 표적으로 예측되었다.$$a$$a바이러스 miRNA의 발견은 바이러스가 숙주와 바이러스의 유전자$$a$$a조절과 바이러스에 대한 숙주의 방어 기작 조절에서 RNA 침묵 기작을 이용함을 나타낸다. EBV miRNA는 바이러스 복제, 잠복감염, B 세포 형질전환과 종양 형성에 관여하여 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.$$a$$a본 연구에서는 EBV의 B 세포 초기 감염 과정에서 EBV miRNA의 발현을 조사하기 위하여 EBV-negative Burkitt''s lymphoma (BL) 세포주인 Akata 세포주에 EBV를 감염시키고 시간별로 EBV miRNA의 발현을 조사하였다. Microinspector를 통해 mir-BHRF1-3의 표적으로 예측된 p21waf1 의 발현을 mir-BHRF1-3을 발현하는 EBV-positive 세포에서 조사하였고, EBV 감염 세포에서 mir-BHRF1-3가 세포주기 진행과 세포사멸에 미치는 영향을 알아보기 위해 mir-BHRF1-3을 발현을 2''-OMe-mir-BHRF1-3로 저해 후 유도되는 세포사멸의 변화를$$a$$a살펴보았다.$$a$$amir-BHRF1의 발현이 감염 6시간 후부터 관찰되는 것을 Northern blot을 통해 확인하였다. 즉, mir-BHRF1은 EBV의 B 세포 감염 초기 과정에서 발현되어 EBNA2와 EBNA-LP와 같이 초기 감염 단계에서 바이러스와 숙주 세포의 유전자 발현을 조절하는 기능을 할 것으로$$a$$a예측되었다.$$a$$amir-BHRF1-3의 발현 저해 결과 EBV 감염 B 세포에서 세포사멸의 증가가 유도었으며 mir-BHRF1-3을 발현하는 세포에서 DNA 손상 물질인 cisplatin에 의해 유도되는 p21WAF1의 발현을 조사한 결과 높은 수준으로 mir-BHRF1-3을 발현하는 LCL-1 세포에서는 p21WAF1 단백질의 발현이 cisplatin에 의해 유도되지 않았으나, mir-BHRF1-3의 발현량이 낮은 IB4 세포의 경우에는 p21WAF1 단백질의 발현이 증가하는 것이 관찰되었다. 반면, p21WAF1 mRNA의 발현은 LCL-1과 IB4 세포에서 모두 cisplatin에$$a$$a의해 증가된 것으로 나타났다.$$a$$a이상의 결과는 EBV 감염초기에 발현되는 mir-BHRF1-3가 전사후 단계에서 p21WAF1 발현의 조절을 통해 EBV 감염 세포의 세포사멸 유도를 막고 세포주기의 계속적인 진행을 유도함으로써 바이러스가 효과적인$$a$$a감염을 이룩하는데 작용하고 있다는 것을 시사한다.$$a$$aMicroRNAs (miRNAs) are single-stranded RNAs (ssRNAs) of 19？25 nucleotides and regulate gene expression at the posttranscriptional level by base pairing with$$a$$atarget mRNAs, which leads to mRNA cleavage or translational repression.$$a$$aRecently, many virus-encoded miRNAs have been identified, but the functions of most virus-derived miRNAs are unknown. The identification of virus-encoded miRNAs implicates that viruses would employ RNA silencing mechanism in the regulation of host and viral gene expression and host immune defense mechanism. Epstein-Barr virus (EBV) is the first virus demonstrated to encode miRNAs and encodes five miRNAs located in BHRF1 mRNA and intronic regions of the BARTs.$$a$$aNorthern blot analysis of reported five EBV miRNAs in cell lines of different latency types was performed to analyze expression pattern of EBV miRNAs. Mir-BHRF1s were detected in all different latent cell types tested; at significant levels in B95.8 cells but at only low levels in other cells, such as Rael, Mutu III, IM9wt and IM9mt. Mir-BARTs were detected in B95.8 and Rael cells. There was no significant difference between latent infected cells and lytic cycle-induced B95.8 cells.$$a$$aIn this study, to investigate the expression pattern of EBV miRNAs in early infection of B cells, Akata, a EBV-negative Burkitt''s lymphoma (BL) cell line, was infected with EBV and time course expression of EBV miRNAs was analyzed following infection. Mir-BHRF1s were expressed during an initial infection step. Mir-BHRF1s were coordinately expressed with EBNA2 that was also expressed in an early infection step.$$a$$aTo determine the function of mir-BHRF1-3 on predicted target p21WAF1, p21 WAF1 expression was investigated in EBV-positive cells which express mir-BHRF1-3, and the effect of mir-BHRF1-3 on cell cycle progression and apoptosis was analyzed in EBV-infected B cells. 2''-O-methyl oligonucleotides, specifically inhibiting individual miRNAs, were transfected into EBV negative Akata cells and then these transfectants were infected with EBV. 2''-OMe-mir-BHRF1-3 resulted in an increase of apoptosis, implicating that mir-BHRF1-3 functions in cell survival maintenance. A DNA damaging agent, cisplatin, failed to induce p21WAF1？ protein expression in LCL-1 cells representing high level of mir-BHRF1-3 expression, whereas induced increased expression of p21WAF1？ in IB4 cells with low level of mir-BHRF1-3 expression. However, expression of p21WAF1？ mRNA induced by cispatin was shown to be increased in both cells. Thus, these data suggest that mir-BHRF1-3 functions in blocking apoptosis and maintaining cell survival through the regulation of 21WAF1 expression at the posttranscriptional level. Through inhibition of 21WAF1 expression, mir-BHRF1-3 can induce EBV-infected cells to bypass G1/S checkpoint and therefore contribute to maintenance of EBV latent infection and EBV-induced tumorigenesis.$$a$$aMir-BHRF1s were expressed in initial infection phase and coordinately expressed with EBNA2. Mir-BHRF1-3 induced cell survival maintenance, regarded as participating in latent infection maintenance and EBV-associated tumorigenesis by regulating cell cycle checkpoint.$$a$$a