HPV asociované cervikální léze

Charakteristika viru

HPV jsou to relativně malé viry, s neobalenou ikosahedrální kapsidou o průměru 52 - 55 nm, která je tvořena 72 pentamerickými, penta-nebo hexavalentními kapsomerami v ikosahedrálním uspořádání, každá kapsomera je tvořena dvěma kapsidovými proteiny – majoritním L1 o velikosti 55kDa a minoritním L2 o velikosti 70kDa.

Genom papillomavirů tvoří cirkulární dvouřetězcová DNA o velikosti přibližně 8000 párů bazí, která s buněčnými histonovými proteiny vytváří tzv. nukleozomy, strukturně blízké jadernému chromatinu -.

U všech papillomavirů má genom v zásadě podobnou stavbu. Obsahuje otevřené čtecí rámce (ORF) pro tzv. časné geny (early, E), kódující regulační proteiny, které se uplatňují v časných fázích infekce při transkripci a translaci virového genomu (např.E1, E2) a onkogenní transformaci buňky (např.E6, E7), a pro pozdní (late, L) geny, které kódují majoritní a minoritní kapsidový protein (L1, L2). Kromě toho obsahuje nekódující oblast (synonymně upstream regulatory region – URR, long control region – LCR), ve kterém se nacházejí regulační sekvence.

Schéma Obr. HPV 16 - linearizované schéma genomu. (Koutsky LA,1989)

Časná oblast zahrnuje osm otevřených čtecích rámců pro geny E1 –E8, geny E1, E2, E4, E6 a E7 jsou obsaženy u všech známých typů PV, geny E3, E5 a E8 pouze u některých.

Protein E1 se uplatňuje na počátku replikace, kdy se váže v LCR oblasti na ori lokus (origin, počátek replikace virového genomu). Interaguje také s proteinem p180, který je katalytickou podjednotkou DNA-polymerázy α. Relativně slabou vazbu E1 proteinu na ori zesiluje interakce s dalším časným proteinem E2.

DNA - vazebný fosfoprotein E2 se uplatňuje významným způsobem při regulaci virové replikace a transkripce. Jeho struktura obsahuje dvě intertypově konzervativní regulační domény, DNA vazebnou C-koncovou a N-koncovou transaktivační.

E2 aktivuje transkripci virového genomu vazbou svého dimeru na specifickou sekvenci v LCR oblasti, může díky kompetici s TATA vazebným proteinem ale fungovat i jako represor transkripce genů E6/E7, také v závislosti na umístění E2 vazebného místa na responzibilním promotoru.

Gen E4 je v podstatě pozdní protein, protože k jeho expresi dochází až ve zralých korneocytech jeho sekvence je maximálně divergentní napříč spektrem typů, pro terciální strukturu je charakteristická tvorba vysokomolekulárních struktur zpevněných disulfidickými můstky. Bicistronní transkript E1^E4 se uplatňuje při narušení mikrofilamentární struktury a napomáhá uvolnění infekčních virionů z buňky.

Funkce HPV E5 proteinu lokalizovaného na buněčné membráně není dosud úplně objasněná, jeho funkce je velmi dobře prostudovaná u BPV (hovězího papillomaviru), kde je – na rozdíl od lidských papillomavirů -majoritním onkoproteinem. Předpokládá se, že jeho role spočívá v narušení struktury konexinu a tedy normální mezibuněčné komunikace.

Gen E6 kóduje jeden ze dvou hlavních onkoproteinů lidských papillomavirů, vykazuje relativně značnou sekvenční variabilitu, ale díky pravidelně se opakujícím strukturním motivům konzervativní terciální strukturu. Jeho onkogenní účinek spočívá v E6-AP zprostředkované vazbě na protein p53, nádorový supresor, který reguluje buněčný cyklus v kontrolních bodech fází G1 a G2 a kontroluje přechod buňky do apoptózy jako reakci na signály abnormální proliferace a na signály genotoxických a cytotoxických stresů, včetně poškození DNA. Vazba proteinu E6 na p53 označí p53 pro degradaci via ubiqitin a tím způsobí ztrátu kontroly buněčné proliferace a destabilizaci genomu. V poslední době bylo zjištěno, že ještě podstatnější je jeho úloha při aktivaci telomeráz a tedy imortalizaci buňky.

Schéma Schéma. (Gross GE, Barraso R (eds.): Human papilloma virus infection: a clinical atlas. Ullstein Mosby, 1997.)
Schéma Schéma regulačních dějů iniciovaných p53. V buňce bez přítomnosti HPV infekce vede k zastavení buněčného cyklu v G1 fázi. V buňce, ve které se exprimuje HPV E6 protein vede jeho interakce s p53 ke ztrátě kontroly buněčné regulace. (Sterling JC, Tyring SK.: Human papillomaviruses – clinical and scientific advances. Arnold, 2001)

Gen E7 kóduje druhý důležitý onkoprotein, jeho sekvence obsahuje také repetitivní strukturní motiv, který naznačuje konzervativní terciální strukturu. Protein E7 interaguje s dalším důležitým regulátorem buněčné proliferace, defosforylovanou formou proteinu retinoblastoma (pRb) a příbuzných proteinů p107, p130. Jeho regulační působení v buňce spočívá v tom, že v defosforylovaném stavu váže buněčný transkripční faktor E2F, který je nezbytný pro přechod buňky do S fáze. Pokud je pRb inhibován vazbou s E7 papillomavirovým proteinem, buňka překročí tzv.restrikční bod na hranici S fáze a ztrácí schopnost kontroly proliferace.

Schéma Schéma. (Gross GE, Barraso R (eds.): Human papilloma virus infection: a clinical atlas. Ullstein Mosby, 1997.)

Byla zjištěna také schopnost vazby komplexu E2F/cyklin A, ovšem pouze u proteinu E7 HR HPV typů. Zde je zřejmá korelace s transformačním potenciálem viru.

Kromě toho se předpokládá, že se pE7 podílí na indukci DNA syntézy, transaktivaci některých buněčných i virových promotorů, je schopen represí c-myc promotoru zrušit stop buněčného cyklu v G1 fázi, pro maligní transformaci buňky může být také důležitá jeho schopnost interagovat s jun-proteiny (c-jun, jun-B), na rozdíl od E6 neovlivňuje imortalizaci buňky.

Pozdní geny L1 a L2 jsou součástí genomu všech papillomavirů, kódují dva kapsidové proteiny - majoritní L1 o velikosti 55kDa a minoritní L2 o velikosti 70kDa. Gen L1 je zodpovědný za vazbu na buňku a tvorbu struktury virionu, jeho C-koncová doména má funkci interpentamerního linkeru, zatímco L2 protein je zodpovědný za vazbu virové DNA při syntéze virionu.

L1 protein je vysoce sekvenčně konzervativní, proto se používá (případně ještě např. s genem E6, E7 popř. E2) pro porovnání jednotlivých typů a variant papillomavirů. Má dispozici vytvářet pseudopartikule, to znamená prázdné partikule strukturně podobné partikulím složeným z obou kapsidových proteinů.

Mezi pozdní a časnou oblastí genomu papillomavirů se nachází nekódující oblast obsahující důležité regulační sekvence, tzv. LCR – long control region (nebo také URR – upstream regulatory region), variující délkou a v jednotlivých úsecích i sekvenčně.

Podle klasifikace z roku 1991 je definován nový typ, jestliže jeho sekvence vykazuje více než 10% odlišnost v genech L1, E6 a E7 s již klasifikovanými typy. Nehomologní sekvence na úrovni 2 - 10% odlišnosti determinuje subtyp a diference dvou sekvencí menší než 2% variantu již klasifikovaného typu.

Předpokládá se, že některé varianty mohly vzniknout v závislosti na etnických skupinách hostitelů. Dosud nebyla zjištěna spontání rekombinace mezi jednotlivými typy.

Reference:

  1. Daling JR,Madeleine MM, Schwartz SM, Shera KA, CarterJJ, McKnight B, Porter PL, Galloway DA, McDoughall, Tamimi H.. A population based study of squamous cell vaginal cancer: HPV and cofactors. Gyn Oncol 2002; 84: 263-267.
  2. Fields. Virology (fourth edition). Lippincot Williams & Wilkins, 2001
  3. Gross GE, Barraso R (eds.). Human papilloma virus infection: a clinical atlas. Ullstein Mosby, 1997.
  4. Hafkamp HC, Speel EJ, Haesevoets A, Bot FJ, Dinjens WN, Ramaekers FC, Hopman AH, Manni JJ. A subset of head and neck squamous cell carcinomas exhibits integration of HPV 16/18 DNA and overexpression of p16INK4A and p53 in the absence of mutations in p53 exons 5-8. Int J Cancer. 2003 Nov 10;107(3):394-400.
  5. Koutsky LA, Wolner-Hanssen P. Genital papillomavirus infections: current knowledge and future prospects. Obstet Gynecol Clin North Am. 1989 Sep;16(3):541-64. Review.
  6. Kuzmin I, Liu L, Dammann R, Geil L, Stanbridge EJ, Wilczynski SP. Inactivation of RAS Association Domain Family 1A Gene in Cervical Carcinomas and the role of Human papillomavirus infection. Cancer research 2003; 63: 1888-1893.
  7. Li W, Thompson CH, Cossart YE, O'Brien CJ, McNeil EB, Scolyer RA, Rose BR. The expression of key cell cycle markers and presence of human papillomavirus in squamous cell carcinoma of the tonsil. Head Neck. 2004 Jan;26(1):1-9.
  8. Munoz N, Bosch FX, de Sanjosé S, et al. Epidemiologic classification of human papillomavirus types associated with cervical cancer. N Engl J Med 2003; 348: 518-27.
  9. Ngan HYS, Cheung ANY, Liu SS, Liu KL, Tsao SW. Telomerase assay and HPV 16/18 Typing as adjunct to conventional cytological cervical cancer screening. Tumor biology 2002; 23: 87-92.
  10. E.C.Pirog, B.Kleter, S.Olgac, P.Bobkiewicz, J.Lindeman, W.G.V.Quint, R.M.Richart, C.Isacson. Prevalence of human papillomavirus DNA in different histological subtypes of cervical adenocarcinoma. Am J Pathol 2000; 157: 1055-1062.
  11. Sterling JC, Tyring SK. Human papillomaviruses - clinical and scientific advances. Arnold, 2001
  12. Syrjänen K, Syrjänen S.: Papillomavirus infection in Human Pathology. John Wiley&Sons,LTD, England, 2000.
  13. Tommasino M, Accardi R, Caldeira S, Dong W, Malanchi I, Smet A, Zehbe I. The role of TP53 in cervical carcinogenesis. Human mutation 2003; 21: 307-312.
  14. Van de Putte G, Holm R, Lie AK, Tropé CG, KristensenGB: Expression of p27, p21 and p16 protein in early squamous cervical cancer and its relation to prognosis. Gynecologic Oncology 2003; 89: 140-147.
  15. Yan XJ, Liang LZ, Li DC, Li JL, Zhang CQ, Yuan SH. Expression of p21(WAF1) and Its Relationship with p53 and PCNA Protein in Epithelial Ovarian Cancer. Ai Zheng. 2004 Jan;23(1):74-80. Chinese.
HPV asociované cervikální léze
HPV asociované cervikální léze
Mapa webu