JVI? | 高致病性病毒與生物安全全國重點實驗室: 呼吸道合胞病毒磷蛋白具有NTPase及類解旋酶活性

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介紹

呼吸道合胞病毒（RSV）是肺炎病毒科正肺炎病毒屬中的一種非節段性負鏈單鏈RNA病毒（NNSV），是全球范圍內重大的健康負擔。作為一種廣泛存在的病原體，RSV幾乎可感染所有2歲以下兒童；在全球范圍內，該病毒每年導致5歲以下兒童急性下呼吸道感染超3,000萬例，進而引發360萬例住院治療及約10萬例死亡。除兒童群體外，RSV還會導致免疫功能低下成人及老年人出現較高的發病率和死亡率，凸顯其對易感人群的嚴重威脅。盡管經過數十年研究，針對RSV的治療與預防手段仍十分有限，因此亟需深入探究調控RSV復制與致病機制的分子基礎。

RSV基因組全長約15.2千堿基（kb），通過10個基因編碼11種蛋白質。其中，核蛋白（N）、磷蛋白（P）與大聚合酶蛋白（L）共同構成病毒增殖所必需的最小復制復合物。N蛋白可包裹病毒RNA形成核糖核蛋白（RNP）復合物，保護病毒RNA免受宿主固有免疫傳感器及核酸酶的識別與降解。與之相對，P蛋白是L聚合酶的關鍵輔助因子：一方面將L聚合酶錨定在N-RNA模板上，另一方面可防止新合成的N蛋白過早與宿主RNA結合。

RNA解旋酶是一類在多種RNA病毒中高度保守的酶，對病毒RNA的復制與轉錄至關重要。這類酶通過水解核苷三磷酸（NTP）提供能量，在復制過程中解開結構化的RNA雙鏈、消除RNA二級結構并分離基因組鏈。目前已有研究報道，多種RNA病毒可編碼具有RNA解旋酶或類解旋酶活性的病毒蛋白，包括小核糖核酸病毒2C、腸道病毒71 2C、諾如病毒NS3、黃病毒NS3、甲病毒nsP2、冠狀病毒Nsp13、質型多角體病毒VP5和絲狀病毒VP35。這些具有RNA解旋酶或類解旋酶活性的病毒蛋白在病毒RNA復制中發揮核心作用，因此被認為是開發抗病毒藥物的理想靶點。然而，對RSV編碼蛋白的生物信息學分析顯示，其蛋白中不存在保守的典型NTPase/解旋酶基序；目前尚不清楚RSV或肺炎病毒科的任何成員是否能編碼具有RNA解旋酶或類解旋酶活性的蛋白——這一認知空白嚴重阻礙了對RSV復制機制的理解，也凸顯出重新評估RSV蛋白功能譜的必要性。

我們此前的研究發現，埃博拉病毒（EBOV，一種高致病性NNSV）編碼的VP35蛋白具有類解旋酶活性：該蛋白可水解所有類型的NTP，并以NTP依賴的方式解開RNA雙鏈。值得注意的是，EBOV VP35同樣不含有保守的典型NTPase/解旋酶基序。盡管EBOV VP35與其他NNSV編碼的P蛋白在結構上存在差異，但由于二者具有保守的功能模塊且在病毒復制中發揮相似作用，因此被視為NNSV中的功能類似物。基于此，探究RSV P蛋白是否也具有與EBOV VP35相似的類解旋酶活性，成為一個極具研究價值的方向。

本研究首次證實，RSV P蛋白具有內在的NTPase活性，且能以NTP水解為能量依賴，沿5’至3’方向解開RNA雙鏈。關鍵的是，突變實驗證實NTPase功能是RSV P蛋白類解旋酶活性不可或缺的前提；而反向遺傳學實驗、RSV微型基因組實驗及抗病毒效應實驗均表明，破壞這些酶活性會嚴重損害RSV的存活能力。這些發現不僅重新定義了RSV P的多功能屬性，也拓展了人們對RSV復制機制現有范式的認知。

圖1 RSV P具有NTPase活性。

（A）將20 pmol MBP-P與指定NTP（2.5 mM）共同孵育。采用高靈敏度比色法檢測NTPase活性，以釋放的無機磷酸（Pi）的納摩爾量表示。

（B）將2.5 mM ATP分別與濃度梯度遞增的MBP或MBP-P共同孵育。

（C）將20 pmol MBP-P與2.5 mM ATP和1 mM的指定二價金屬離子共同反應。

（D）將20 pmol MBP或MBP-P與2.5 mM ATP在指定濃度的MgCl2條件下共同反應。誤差線代表三次獨立實驗的標準差（SD）。

論文信息

論文標題：

呼吸道合胞病毒磷蛋白具有NTPase及類解旋酶活性

作者：

Ting Shu、Xiaotong Wang、Yiyang Li、Jiaoling Su、Haiwu Zhou、Mengyu Hu、Puyu Yang、Chao Shan、Yang Qiu、Xi Zhou

機構：

1. 中國科學院武漢病毒研究所高致病性病毒與生物安全全國重點實驗室

2. 中國科學院大學

3. 湖北生物學基礎學科研究中心、武漢大學生命科學學院，武漢病毒研究所高致病性病毒與生物安全全國重點實驗室

https://journals.asm.org/doi/10.1128/jvi.00996-25

摘要

呼吸道合胞病毒（RSV）是肺炎病毒科中的一種非節段性負鏈RNA病毒（NNSV）。該病毒是全球重要的健康負擔，可導致嬰幼兒及免疫功能低下成人發生嚴重的下呼吸道感染。RNA解旋酶可通過RNA重塑功能調控病毒復制，是病毒復制的關鍵因子，但RSV中是否存在此類酶活性尚不明確。本研究發現，盡管RSV磷蛋白（P）缺乏典型的解旋酶基序，卻具有核苷三磷酸酶（NTPase）活性，且能以NTP依賴的方式，沿5’至3’方向解開RNA雙鏈。通過突變實驗，我們證實NTP水解活性與類解旋酶活性存在功能偶聯。重要的是，反向遺傳學實驗、RSV微型基因組實驗及抗病毒效應實驗均表明，RSV P的類解旋酶活性對病毒存活及復制至關重要。這些發現明確了P是RSV復制所需的關鍵酶促成分，為肺炎病毒屬病毒的增殖機制提供了新見解。

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本文僅為對該研究文獻內容的摘抄，如需了解更多信息請查看原文。研究文獻中的內容和觀點均屬于作者，我們不對上述觀點和言論承擔責任。本文不能作為對所涉疾病、藥品或治療方法等的參考，如有相關問題，請咨詢有關有資質的機構。

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