Cell揭示一种前所未见的机制：乙型肝炎的致命弱点

来源：作者：人气：-发表时间：2024-05-14 13:41:00【大中小】

摘要：查尔斯·m·赖斯(Charles M. Rice)实验室的研究人员已经确定了可能导致新的治疗靶点的关键病毒机制。

乙型肝炎病毒（HBV）微小、危险、易传播，长期影响着约 2.96 亿人，每年导致约 100 万人死亡。这种隐秘的病毒会侵入肝脏，并在肝硬化或癌症发生之前基本上没有症状。

大多数治疗方法试图抑制病毒的聚合酶(pol)蛋白。但这些治疗是终身性的，无法根治。现在，来自洛克菲勒大学Charles M. Rice实验室的研究人员揭示了前所未见的机制，这可能会带来治疗 HBV 的新方法。他们在《细胞》（Cell）杂志上发表了这一研究成果。

图1 乙型肝炎病毒的深度突变扫描揭示顺式优先逆转录机制

“目前的抑制剂可以减轻感染，但不能根除它，基础科学可以提供新的见解，并带来不同的策略。这就是为什么我们重新开始学习更多关于这种病毒的知识。”莱斯大学病毒学和传染病实验室的研究助理教授Bill Schneider说，他是该论文的资深作者。“

一种不寻常的生物

乙肝病毒基因组是经济性的杰作，因此异常保守。它的一半以上基因组包含重叠的阅读框，即核苷酸编码不止一种蛋白质的区域。由于其中一个阅读框内的单个突变可能导致另一个阅读框的变化，因此病毒必须严格控制这些错综复杂的连接区域，以防止潜在的灾难性影响。

然而HBV显然有足够的灵活性来适应新的环境和宿主。Schneider说:“这是一种在人体中非常成功的病毒，它的近亲感染了各种鸟类和哺乳动物。”

人们对 HBV 如何在基因的刚性和灵活性之间取得微妙的平衡一直知之甚少，因为这些重叠的阅读框很难区分开来。它们的集体作用掩盖了单个蛋白质的机制。

研究人员一直关注pol蛋白，它在HBV复制中起着至关重要的作用。作为一种多用途分子，它的重要性从它的大小可以看出：它比其他病毒蛋白质大得多，包裹着HBV三分之二的环状基因组，与其他三种蛋白质共享一个重叠的阅读框。

为了更好地了解它的动态成分，Rice的团队采用了他们去年开发的一种新方法，将RNA传递到培养的细胞中，以产生病毒DNA、蛋白质和其他产品。这种方法使他们能够解开或分离重叠阅读框中蛋白质的功能，并获得更清晰的pol视图。

“想象一下，两张透明的纸上堆叠着不同的文字。如果你能移开其中一张纸，就会更容易阅读，这就是RNA传递系统允许我们做的事情。”Schneider说。

接下来，他们使用了深度突变扫描，这是一种高通量的方法，可以揭示成千上万种蛋白质变异的机制和行为。这使他们能够测试pol蛋白中几乎所有可能的变异，并观察它对每种变化的反应。

停滞的核糖体

他们的第一个意外发现是，Pol蛋白的末端对脯氨酸的严格要求。众所周知，这些分子会减慢核糖体的速度，核糖体是一种分子机器，通过沿着信使RNA分子的长度移动并将代码翻译成氨基酸链来制造蛋白质。连续的多个脯氨酸可以阻止核糖体的活动。当核糖体停在代码的特定位置时，它会暂时阻止翻译。

果然，他们发现制造pol蛋白的核糖体在最后一刻停止了，将蛋白质绑在核糖体上，就像气球绑在孩子的手上一样。

“它就是不肯放手，”Schneider说。

他们认为，这种延迟停滞可能会给蛋白质适当折叠的时间来完成它的工作，更重要的是，增加了它与正确的RNA(编码它的rna)结合的机会。只有这样蛋白质才会被释放出来。

瞄准新目标

人们早就知道，pol蛋白更倾向于逆转录其起源的RNA(称为顺式偏好)，而不是寻找另一个RNA来复制，但它是如何实现的——通过核糖体停滞，直到现在还不清楚。

这个过程可能是pol蛋白只繁殖经过验证的RNA的一种方式——如果它被破坏了，就不要复制它。也可能是为了效率。

他说:“合成的pol蛋白并不多，所以病毒想要确保一旦合成了一个pol蛋白，它就能发挥作用。通过捆绑机制产生的顺式偏好可能有助于确保蛋白质不仅仅在细胞中漂浮寻找其同源RNA。这是一个更有效的过程。”

在下一阶段的研究中，他们将探索如何操纵pol的顺性偏好。“一旦你了解了一种机制，你就有能力扰乱它，并找出后果”。

一种想法是通过突变触发暂停的脯氨酸来防止核糖体停滞。Schneider说:“这可能会抑制病毒，并可能使病毒更难以产生耐药性。”

参考资料

[1] Deep mutational scanning of hepatitis B virus reveals a mechanism for cis-preferential reverse transcription


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