Relationship between Hepatitis B Virus Core Particles and Intracellular Motility

Abstract

PURPOSE: Hepatitis B virus (HBV) core particles recycle back to the nucleus. This recycling mechanism is thought to be important in maintaining covalently closed circular (cccDNA) pool in the nucleus. Transport of HBV core particles in host cytoplasm is important for HBV life cycle but the mechanism is not elucidated yet. In this study, the change of the cytoskeletal organization and organelle distribution was observed in HBV replicating stable cell lines. Also, how HBV core particles were transported in cytoplasm was elucidated. MATERIALS & METHODS: HBV replicating stable cell lines were established in hepatoma cell lines, HuH7 and HepG2 cells. Using Northern blot and Southern blot analysis, HBV transcription and replication were detected in HBV replicating stable cell lines. Distribution of intracellular organelles was elucidated by immunfluorescence staining. Mitochondria were stained by MitoTracker. And microtubules (MTs) was visualized using anti-tubulin antibody. RESULTS: The mitochondrial aggregation towards the nucleus was observed in HBV replicating stable cells, but not in HuH7 and HepG2 cells. When HBV replicating stable cells were treated with a MT disrupting drug, nocodazole, mitochondria dispersed throughout the cytoplasm, which indicates that the microtubule network is indispensable in mitochondrial aggregation. Interestingly, removal of nocodazole caused a rapid reaggregation of mitochondria in 30 min, suggesting that the minus end-directed motor protein, dynein, might be actively involved. ER and peroxisome are aggregated to perinuclear region like mitochondria in HBV replicating stable cells. Also, HBV core particles and MTs were colocalized in HBV replicating cells, indicating that HBV core particles may be associated with MTs. CONCLUSION: These results suggest that HBV replication induce the rearrangement of MT network, and dynein, the MT- based minus end-directed motor protein, might be actively involved in this process. The incoming and recycling HBV core particles might be propelled along MTs by dynein.

목적: 바이러스는 자신의 증식을 위해 숙주세포의 세포골격을 변형시킨다. B형 간염 바이러스는 소포체의 막으로부터 외피를 획득한 다음 바이러스 입자가 세포 밖으로 나가게 되거나 핵 내의 cccDNA (covalently closed circular DNA)를 증폭하기 위해 핵 안으로 다시 들어간다. 따라서, 이 논문에서는 B형 간염 바이러스가 증식하는 세포에서 세포골격이 변화되는지의 여부를 관찰하고, 세포골격의 변화와 core 입자의 이동이 어떤 관련성이 있는지 알아보고자 한다. 재료 및 방법: B형 간염 바이러스가 증식하는 세포주를 간암세포에 확립하였으며, Northern blot과 Southern blot 분석에 의해 B형 간염 바이러스가 증식하는 세포를 확인하였다. 면역형광염색법에 의해서 세포 내 소기관의 분포를 관찰하였다. 미토콘드리아는 미토콘드리아에 특이적으로 염색되는 형광물질인 MitoTracker로 관찰하였다. 미세 소관은 tubulin 항체를 사용하여 관찰하였다. 또한, B형 간염 바이러스 core 입자와 미세 소관의 분포가 일치하는지를 조사하기 위해 면역형광염색법을 사용하였다. 이때 B형 간염 바이러스 core 입자는 core 항체를 사용하여 관찰하였다. 결과: B형 간염 바이러스가 증식하는 세포에서 미토콘드리아가 핵 쪽으로 응집되는 현상을 관찰하였다. 미세 소관의 구조를 붕괴시키는 nocodazole을 처리했을 때, 미토콘드리아는 세포질에 퍼져 있었다. Nodocazole을 제거해 주었을 때는 미토콘드리아는 30분 이내에 빠르게 응집되었다. 이 결과는 B형 간염 바이러스가 세포 소기관의 이동에 영향을 미쳤다는 것을 나타낸다. B형 간염 바이러스가 증식하는 세포에서 core 입자와 미세 소관이 같이 위치하는 것으로 관찰되었다. 이것은 B형 간염 바이러스 core 입자가 미세 소관과 서로 상호작용하여 이동하는 것으로 보인다. 결론: 이상의 결과에서 B형 간엽 바이러스가 증식하는 세포에서 관찰되는 미토콘드리아의 응집은 미세 소관을 따라 일어나는 현상이며, 이는 B형 간염 바이러스가 자신의 증식을 위해 미세 소관 네트워크를 재배열시켜 숙주세포의 시스템을 이용한 것으로 보인다. 또한 B형 간염 바이러스 core 입자가 미세 소관을 따라 이동하는 것으로 생각된다.