The impact of mutations near the AUG codon of precore region on hepatitis B e antigen production

Abstract

[한글]

아시아와 아프리카 B형 간염 환자들은 대부분 수직감염이라는 같은 경로로 감염된다. 아시아인들과 달리 아프리카 흑인 환자들은 성인에 이르면 95%정도까지 B형 간염바이러스 e 항원(HBeAg)에서 항체(anti-HBe)로 혈청전환을 하는데 그 기전은 알려진 바 없다. 최근 남아프리카 흑인 환자들의 염기서열에서 80%이상이 precore영역 번역개시 코돈 주위의 돌연변이가 일어났다고 보고된 바 있다. 본 연구는 아프리카 흑인들의 돌연변이가 HBeAg 발현에 미치는 영향과 기전을 규명하여 혈청전환이 빠르게 일어나는 이유를 알아보고자 하였다.

항원발현과 복제능의 변화를 조사하기 위하여 남아프리카 환자들에서 보여지는 5가지의 precore영역 번역개시 코돈 주위 돌연변이들을 같은 genotype A의 B형 간염 바이러스에 삽입시키고 trans-complementation과 in vitro translation 실험을 통해 기전을 규명하였다. 또한 45명의 남아프리카 흑인 환자들의 혈청을 조사, 비교하였다.

1. Precore영역 번역개시 코돈 주위의 염기서열 변이들은 HBeAg 발현을 억제시켰고 번역개시 코돈으로부터 –3 위치의 변이가 가장 중요하였다.

2. 남아프리카 흑인 환자들에서 가장 흔한 1809T1812T 변이는 –3 위치의 변이가 없지만 기존에 알려진 가장 흔한 core promoter변이(1762T/1764A)와 비슷한 정도로 HBeAg 발현을 억제시켰다.

3. Precore영역 번역개시 코돈 주위의 변이들은 core promoter변이가 동반되었을 때 상합적인 영향을 보여주었고 B형 간염 바이러스 X 단백질의 변화와는 무관하였다.

4. In vitro translation과 Trans-complementation실험은 각각 분자생물학적과 기능적으로 precore영역 번역개시코돈 주위의 변이들이‘ribosomal leaky scanning’이란 새로운 기전으로 HBeAg 발현을 억제하는 것을 입증하였다.

5. 남아프리카의 precore영역 번역개시 코돈 주위의 변이들은 주로 소아 또는 급성기의 간염에서 나타나 이 변이가 면역압력에 의해 나중에 발생한 것이 아니라 감염 초기부터 존재하였다는 것을 알 수 있었다.

이상의 결과에서 남아프리카의 precore영역 번역개시 코돈 주위의 염기서열 변이들은 ribosomal leaky scanning 기전으로 HBeAg 발현을 억제하였다. 이는 남아프리카인이 B형 간염바이러스의 수직감염 후 HBeAg 혈청전환이 빠르게 일어나는 분자생물학적 근거로 생각된다.

[영문]

Black South African (SA) carriers of hepatitis B virus (HBV) seroconvert from hepatitis B e antigen (HBeAg) to antibody against HBeAg(anti-HBe) much earlier than do Asian patients. Since majority of South African HBV strains harbor double or triple nucleotide changes immediately upstream of the precore AUG, the translational initiation codon for HBeAg, their impact on HBeAg expression was investigated by site-directed mutagenesis and transfection experiments in human hepatoma cells. Triple mutations at the -5, -3, and -2 positions of the AUG codon severely impaired HBeAg expression. The frequent double mutation at the -5 and -2 positions also reduced HBeAg levels moderately, to an extent comparable to that of the common core promoter mutations (1762T/1764A). Presence of both South African and core promoter mutations diminished HBeAg expression in an additive manner. Although the South African sequence changes caused amino acid substitutions in HBx protein, their effect on HBeAg was independent of HBx expression. Interestingly, the triple South African mutations enabled core protein translation from precore mRNA, suggesting ribosomal leaky scanning of the precore AUG codon. Reduced HBeAg translation may contribute to earlier seroconversion to anti-HBe in this region of the world, and provide the molecular basis for a previously unexplained clinical event associated with viral clearance.