清華新聞網(wǎng)4月11日電 以登革病毒、寨卡病毒、乙型腦炎病毒為代表的黃病毒（Flavivirus）由蚊蟲(chóng)攜帶并傳播，每年導(dǎo)致數(shù)億人感染、數(shù)十萬(wàn)人死亡，引起嚴(yán)重的公共健康問(wèn)題。
蚊媒黃病毒的基因組均為單鏈正向RNA，其病毒基因組可直接作為mRNA使用，翻譯成一條多聚病毒蛋白。隨后，在病毒自身編碼蛋白酶與宿主蛋白酶作用下，多聚蛋白被切割成相等量的多個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。結(jié)構(gòu)蛋白被組裝到病毒粒子中并釋放到細(xì)胞外；但大多數(shù)非結(jié)構(gòu)蛋白仍滯留在細(xì)胞內(nèi)，隨著時(shí)間的推移發(fā)生積累并產(chǎn)生嚴(yán)重細(xì)胞毒性，導(dǎo)致感染細(xì)胞死亡。由于被感染宿主細(xì)胞的快速死亡不利于病毒高效率復(fù)制，對(duì)積累的多余非結(jié)構(gòu)蛋白如何被清除的機(jī)制尚不清楚。
4月10日，清華大學(xué)程功團(tuán)隊(duì)在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）雜志上發(fā)表題為“一種進(jìn)化保守的泛素連接酶促進(jìn)黃病毒的感染和傳播”（An evolutionarily conserved ubiquitin ligase drives infection and transmission of flaviviruses）的研究論文，揭示蚊媒黃病毒（Mosquito-borne flavivirus）可基于一種進(jìn)化保守的機(jī)制，利用宿主泛素化系統(tǒng)平衡病毒蛋白在宿主細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)，從而使病毒在蚊蟲(chóng)和宿主細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)高效率感染，該工作也為阻斷蚊媒黃病毒感染和傳播提供潛在的治療靶點(diǎn)。
研究者首先利用雙鏈RNA（dsRNA）介導(dǎo)的基因沉默技術(shù)在埃及伊蚊（Aedes aegypti）體內(nèi)敲低110種E3連接酶，并研究對(duì)登革病毒感染的影響。研究結(jié)果顯示，AAEL004697編碼的E3連接酶HRD1（AaHRD1）能顯著促進(jìn)登革病毒及寨卡病毒在埃及伊蚊體內(nèi)的感染。通過(guò)序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)，HRD1在不同物種高度保守，致倦庫(kù)蚊（Culexquinquefasciatus）中HRD1的同源基因可促進(jìn)乙型腦炎病毒感染。同時(shí)，小鼠的HRD1同源基因是輔助登革病毒及寨卡病毒在哺乳動(dòng)物宿主中感染的關(guān)鍵基因。
隨后，研究者探究HRD1促進(jìn)蚊媒黃病毒感染的分子機(jī)制。前期研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蚊媒黃病毒非結(jié)構(gòu)蛋白NS4A過(guò)度積累會(huì)對(duì)宿主細(xì)胞產(chǎn)生嚴(yán)重毒性，影響黃病毒多聚蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的加工與表達(dá)，從而抑制病毒感染。然而，HRD1能特異性與黃病毒非結(jié)構(gòu)蛋白NS4A發(fā)生互作，導(dǎo)致NS4A上一個(gè)保守的賴(lài)氨酸位點(diǎn)發(fā)生泛素化修飾，并通過(guò)ERAD（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解）途徑將其降解。研究結(jié)果顯示，HRD1通過(guò)ERAD途徑降解NS4A，避免了NS4A過(guò)度積累引起的毒性，使被感染的蚊蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物細(xì)胞維持正常生理狀態(tài)，最終促進(jìn)病毒在細(xì)胞內(nèi)的感染復(fù)制（圖1）。
圖1.HRD1促進(jìn)黃病毒感染機(jī)制
LS-102小分子是HRD1的特異性抑制劑，也是用作治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病的候選藥物小分子。研究者發(fā)現(xiàn)LS-102能顯著抑制登革病毒感染埃及伊蚊及AG6小鼠模型。最后，研究者利用“感染宿主-蚊蟲(chóng)”的病毒傳播模型評(píng)估了LS-102小分子抑制劑對(duì)登革病毒傳播的影響。結(jié)果顯示，向感染小鼠腹腔注射LS-102可顯著抑制登革病毒在小鼠模型上的感染，同時(shí)抑制病毒完成“宿主-蚊蟲(chóng)”的傳播周期，大幅降低蚊蟲(chóng)的感染率（圖2）。以上數(shù)據(jù)證明LS-102是一種潛在的阻抑黃病毒感染與傳播的候選藥物分子。
圖2.HRD1抑制劑LS-102小分子可抑制登革病毒感染與傳播
清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教授程功為論文通訊作者，清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士后武琳娟為論文第一作者。合作者包括美國(guó)康涅狄格大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授王朋華，清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院助理研究員朱毅斌，深圳灣實(shí)驗(yàn)室傳染病研究所助理研究員林財(cái)，清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士后馮勝勇，清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2019級(jí)博士生張禮銘、2018級(jí)博士生陳璐、2023級(jí)博士生王剛。
研究得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“病原學(xué)與防疫技術(shù)體系研究”、國(guó)家自然科學(xué)基金委“病原體與宿主基礎(chǔ)科學(xué)中心”、深圳灣實(shí)驗(yàn)室科研項(xiàng)目基金、清華大學(xué)春風(fēng)基金、云南省專(zhuān)家工作站、云南省科技廳創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、西南聯(lián)合研究生院科技項(xiàng)目、萬(wàn)科基金、新基石科學(xué)基金、騰訊基金科學(xué)探索獎(jiǎng)等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文鏈接：
www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2317978121
供稿：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院
題圖設(shè)計(jì)：李柳依
編輯：李華山
審核：郭玲
