RNA 病毒核定位蛋白功能研究進展

韓 燾，徐 琦，原 霖，翟新驗

（中國動物疫病預防控制中心OIE 豬繁殖與呼吸綜合征參考實驗室，北京 大興102618）

真核細胞的細胞核由核膜包裹為封閉的細胞 器，核酸及蛋白質等的轉移通過嵌在核膜上的核孔復合體（NPS）進行。一些小分子物質，如代謝產物通過核孔復合體被動擴散進出細胞核，而大分子的運輸通常由特異性的信號轉導途經通過核孔復合體，核質穿梭蛋白通常存在核定位信號（NLS）或者核輸出信號（NES），可以通過可溶性運輸因子karyopherinβ（importinβ）家族介導高效的核質運輸。一些細胞核蛋白的核質運輸通常需要翻譯后的泛素化或SUMO 化，比如SAE，ErbB4，p53 和PTEN[1]，病毒感染過程中普遍存在病毒蛋白的核質穿梭，許多病毒的核蛋白利用宿主細胞核質轉運系統進行核質穿梭，進而促進病毒復制和宿主細胞的病變[2]。多數RNA 病毒復制過程中沒有DNA 階段，核酸的復制、蛋白的翻譯、病毒的組裝均發生在細胞質中，但在RNA 病毒的感染周期，也存在著病毒蛋白的核質穿梭。近年來，科學家通過破壞病毒入核蛋白的核定位序列（Nuclear localization signal，NLS）或核轉運信號肽（Nuclear export signal，NES）觀察病毒復制效率的變化，進而發現潛在的抗病毒位點[3]。本文主要闡述RNA 病毒核定位蛋白的作用及其與病毒免疫逃逸之間的關系。

1 R NA 病毒核定位蛋白的功能

RNA 病毒可通過重新分布細胞核蛋白，病毒蛋白與宿主蛋白的相互作用以及干擾免疫反應和調節宿主基因表達，進而改變細胞內環境促進病毒復制。

1.1 病毒核蛋白對干擾素系統的調節 宿主細胞抗病毒系統有多種免疫機制。模式識別受體（Pattern recognition receptors，PRRs）通過對病原分子的識別啟動先天免疫應答[4]。I 型干擾素（IFN）系統是先天免疫應答的關鍵組成部分，誘導表達IFN 刺激基因（ISG）使宿主細胞進入抗病毒狀態。許多RNA 病毒通過干擾IFN 信號通路或抑制干擾素產生形成免疫逃逸。一些病毒通過自身核蛋白干擾細胞信號轉導通路。例如：口蹄疫病毒（FMDV）前導蛋白酶（Lpro）進入感染細胞，并誘導細胞核降解p65/RelA（NF-κB一個亞基），影響NF-κB與干擾素啟動子結合，進而下調干擾素的產生。如果改變Lpro SAP 結構域IQKL氨基酸序列形成突變病毒，就不能誘導p65/RelA的降解，從而不影響NF-κB 依賴的mRNA的轉錄[5]。類似的情況也存在于豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）感染的細胞中，KAT3 組蛋白乙酰轉移CREB 結合蛋白(CBP)，在IFN-β的轉錄過程中形成增強子的一個輔助因子，PRRSV 感染細胞后被蛋白酶降解。PRRSV Nsp1α和Nsp 1β進入細胞核可降解CBP蛋白質。尼帕病毒（NIV）的W蛋白也是核蛋白，能與信號轉導和轉錄激活因子（STAT1）結合，抑制（JAK）-STAT 信號通路進而影響類泛素蛋白ISG 的產量[6]。

1.2 病毒核蛋白可抑制抗病毒藥物 除干擾素以外，大量的干擾素刺激因子（ISGs）都被用做抗病毒藥物，如ISG15，GTPase Mx1，RNase L 以及蛋白酶R（PKR）被證明具有抗病毒作用。早幼粒細胞白血病（PML）蛋白是一種在細胞核中發揮抗病毒效應的蛋白。PML 具有7 種類型，其中PML III具有抗水泡性口炎病毒（VSV），流感病毒（FluV）的作用[7]。PML IV 能夠通過抑制核小體（NBs）中的3D 聚合酶活性阻斷腦心肌炎病毒（EMCV）的感染[8]。最近的一項研究表明，EMCV 感染過程中拮抗抗PML 通路活性，EMCV3C 蛋白酶可以降低PML III 蛋白水平，進而發現了一種RNA 病毒抵抗PML 介導的抗病毒防御的新機制[9]。一些RNA 病毒通過調節抗病毒調節因子的合成間接調節宿主細胞的細胞因子。白介素8（IL-8）能夠抑制IFNα的抗病毒功能，IFNα可引起RNase L 活性降低。IL-8 可由一些病毒感染介導產生，能夠增強病毒的復制能力。登革熱病毒（DENV）的NS5 蛋白能夠進入細胞核，其通過與NF-κB 直接作用來抑制NF-κB 介導的轉錄，進而導致IL-8 水平升高，在臨床感染DENV 的病人可觀察到IL-8 明顯升高。同時DENV 的NS5 和C 蛋白通過核定位可以與人類死亡結構域相關蛋白（Daxx）發生相互作用，進而引起宿主細胞的凋亡[10]。

1.3 病毒核蛋白對宿主免疫應答的調節 適應性免疫應答由復雜調節網絡構成。最近研究表明，一些RNA 病毒蛋白的核定位可以調節免疫應答反應。如：接種豬的FMDV LPrOSAP 突變病毒，由于細胞核內缺少LPrO的積累，不能引起動物病毒血癥，豬只不發病。更重要的是，SAP 突變病毒在接種初期就能引起強烈的免疫反應，從而能夠抵御野生型強毒株的攻擊[11]。動脈炎病毒存在核定位序列并能夠感染細胞的細胞核及核仁。如將突變引入PRRSV 核衣殼（N）蛋白的NLS序列，NLS 突變體導致PRRSV 滴度降低，接種動物后誘導產生的中和抗體水平也會有所增加。這可能是由于N 蛋白調節宿主細胞核生命活動引起的[12]。PRRSV N 蛋白與HIC（人I-MFA 結構域的蛋白質）的同系物（鋅指結構的轉錄調節因子）能夠發生相互作用，說明PRRSV 的N 蛋白在轉錄調控中也發揮著作用[13]。

1.4 病毒核蛋白引起細胞核組分的重分配 RNA病毒與宿主分子發生相互作用，使得宿主分子促進病毒基因組的復制，介導病毒復制復合物（VRCs）的裝配。研究表明，小核糖核酸病毒感染可引起宿主核蛋白的核質穿梭，如LA 的自身抗原，RNA 解旋酶A（RHA）和有絲分裂過程中Src相關底物（SAM68）進入細胞質，這些蛋白質外排是病毒復制的關鍵步驟。例如，FMDV 感染細胞后，RHA 重新分配到胞質區，在FMDV 復制過程中與病毒2C 和3A 的蛋白質發生相互作用，同時可在宿主細胞中形成膜狀結構，RHA 表達的減少可顯著抑制FMDV 的復制。FMDV 感染細胞后，病毒核蛋白蛋白酶3C 切割細胞核中SAM68 的C末端，引起SAM68 向細胞質的流動[14]。SAM68 作為一種RNA 結合蛋白，可以提高逆轉錄病毒基因的翻譯，并通過重新分配核蛋白來促進病毒基因組的復制。日本腦炎病毒（JEV）是一種單鏈正義RNA 病毒，其核心蛋白與宿主蛋白異質核核糖核蛋白A2（hnRNP A2）在細胞核中發生相互作用，誘導核蛋白A2 從細胞核轉運至內質網。在細胞質中，核糖核蛋白A2 與JEV 的NS5（RNA 依賴性RNA 聚合酶）發生相互作用，從而促進病毒基因組的復制[15]。這表明病毒介導的核蛋白再分配可以影響病毒基因組翻譯和復制。

2 結語

RNA 病毒的核蛋白可以通過操縱細胞核的生命活動，抑制宿主的免疫反應，進而促進自身基因組的復制和翻譯，干擾宿主免疫應答，進而逃避宿主免疫系統。RNA 病毒通過核蛋白干擾宿主細胞的生命活動，或者抵抗先天免疫和獲得性免疫，還有一些病毒則通過調節中和抗體的水平來逃避體液免疫。由于RNA 病毒基因組較小，編碼蛋白有限，一些病毒可利用宿主細胞因子來提高自身的復制。由此啟示我們，可以借助RNA病毒核定位蛋白研究抗病毒機制。

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