rt269L-Type Hepatitis B virus (HBV) in genotype C infection leads to improved mitochondrial dynamics via the PERK-eIF2α-ATF4 axis in an HBx protein-dependent manner

Abstract

Background: In the previous report, the rt269I type versus the rt269L type in genotype C2 infection led to poor clinical outcomes and enhanced mitochondrial stress in infected hepatocytes. Here, I sought to investigate differences between the rt269L and rt269I types in mitochondrial functionality in HBV genotype C2 infection, mainly focusing on ER stress-mediated autophagy induction as an upstream signal. Methods: Mitochondrial functionality, ER stress signaling, autophagy induction, and apoptotic cell death between rt269L type and rt269I type groups were investigated via in vitro and in vivo experiments. Serum samples were collected from 187 chronic hepatitis patients who visited Konkuk or Seoul National University Hospital. Results: The data revealed that genotype C rt269L versus rt269I infection led to improved mitochondrial dynamics and enhanced autophagic flux, mainly due to the activation of the PERK–eIF2α–ATF4 axis. Furthermore, I demonstrated that the traits found in genotype C rt269L infection were mainly due to increased stability of the HBx protein after deubiquitination. In addition, clinical data using patient sera from two independent Korean cohorts showed that compared to rt269I, rt269L in infection led to lower 8-OHdG levels, further supporting its improved mitochondrial quality control. Conclusion: The data showed that compared to the rt269I type, the rt269L type, which presented exclusively in HBV genotype C infection, leads to improved mitochondrial dynamics or bioenergetics, mainly due to autophagy induction via activation of the PERK–eIF2α–ATF4 axis in an HBx protein-dependent manner. This suggests that HBx stability and cellular quality control in the rt269L type predominating in genotype C endemic areas could at least partly contribute to some distinctive traits of genotype C infection, such as higher infectivity or longer duration of the HBeAg positive stage.

배경: 본 연구자는 선행연구를 통해 HBV C2 유전자형 감염에서 rt269I 유형이 rt269L 유형 감염에 비해 간 질환의 발전을 초래하고 감염된 간세포에서 미토콘드리아 스트레스를 증가시키는 것을 확인하였음. 본 연구에서는 HBV genotype C2 감염에서 rt269L 유형과 rt269I 유형 간의 미토콘드리아 기능 차이를 규명하고자 하였음. 본 연구는 주로 ER 스트레스 매개 오토파지 유도를 상위 신호로 하는 미토콘드리아 기능에 초점을 맞추어 진행하였음. 연구방법: rt269L 유형과 rt269I 유형 그룹 간의 미토콘드리아 기능, ER 스트레스 신호, 오토파지 유도 및 세포 자살 등을 vitro 및 in vivo 실험을 통해 규명하였음. 또한 건국대 병원 및 서울대 병원의 187명의 만성 간염 환자에서 혈청 샘플을 수집하여 분석하였음. 연구결과: HBV 유전자형 C rt269L 타입 감염은 PERK-eIF2α-ATF4 축의 ER stress를 활성화함으로써 개선된 미토콘드리아 기능 및 오토파지를 유도하는 것을 확인하였음. 또한, rt269L 감염에서 관찰된 특성이 HBx 단백질의 유비퀴틴을 저해함으로써 안정성을 증가시켜 증대되는 것임을 입증하였음. 더불어, 두 독립적인 한국 코호트의 환자 혈청을 사용한 임상 데이터에 따르면 rt269I에 비해 rt269L의 감염은 낮은 8-OHdG 발현 수치를 보임으로써 rt269L 타입 감염이 미토콘드리아 질적 기능을 개선하는 것을 확인하였음. 결론: rt269L형 HBV 감염은 주로 HBx 단백질 의존적으로 PERK-e IF2α-ATF4 축의 활성화를 통한 오토파지 유도로 인해 미토콘드리아 역학 또는 생체 에너지 개선으로 이어짐을 규명하였음. 이것은 유전자형 C 만연 지역에서 우세한 rt269L 유형의 HBx 단백 안정성 및 세포 기능 및 질적 관리가 부분적으로 높은 감염성 또는 HBeAg 양성 단계의 더 긴 지속 시간과 같은 유전자형 C 감염의 독특한 특성에 기여할 수 있음을 시사함.