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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(jié)段性負(fù)鏈單鏈RNA病毒（NNSV），是全球范圍內(nèi)重大的健康負(fù)擔(dān)。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(nèi)，該病毒每年導(dǎo)致5歲以下兒童急性下呼吸道感染超3,000萬(wàn)例，進(jìn)而引發(fā)360萬(wàn)例住院治療及約10萬(wàn)例死亡。除兒童群體外，RSV還會(huì)導(dǎo)致免疫功能低下成人及老年人出現(xiàn)較高的發(fā)病率和死亡率，凸顯其對(duì)易感人群的嚴(yán)重威脅。盡管經(jīng)過(guò)數(shù)十年研究，針對(duì)RSV的治療與預(yù)防手段仍十分有限，因此亟需深入探究調(diào)控RSV復(fù)制與致病機(jī)制的分子基礎(chǔ)。

RSV基因組全長(zhǎng)約15.2千堿基（kb），通過(guò)10個(gè)基因編碼11種蛋白質(zhì)。其中，核蛋白（N）、磷蛋白（P）與大聚合酶蛋白（L）共同構(gòu)成病毒增殖所必需的最小復(fù)制復(fù)合物。N蛋白可包裹病毒RNA形成核糖核蛋白（RNP）復(fù)合物，保護(hù)病毒RNA免受宿主固有免疫傳感器及核酸酶的識(shí)別與降解。與之相對(duì)，P蛋白是L聚合酶的關(guān)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(guò)早與宿主RNA結(jié)合。

RNA解旋酶是一類(lèi)在多種RNA病毒中高度保守的酶，對(duì)病毒RNA的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄至關(guān)重要。這類(lèi)酶通過(guò)水解核苷三磷酸（NTP）提供能量，在復(fù)制過(guò)程中解開(kāi)結(jié)構(gòu)化的RNA雙鏈、消除RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)并分離基因組鏈。目前已有研究報(bào)道，多種RNA病毒可編碼具有RNA解旋酶或類(lèi)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(zhì)型多角體病毒VP5和絲狀病毒VP35。這些具有RNA解旋酶或類(lèi)解旋酶活性的病毒蛋白在病毒RNA復(fù)制中發(fā)揮核心作用，因此被認(rèn)為是開(kāi)發(fā)抗病毒藥物的理想靶點(diǎn)。然而，對(duì)RSV編碼蛋白的生物信息學(xué)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(lèi)解旋酶活性的蛋白——這一認(rèn)知空白嚴(yán)重阻礙了對(duì)RSV復(fù)制機(jī)制的理解，也凸顯出重新評(píng)估RSV蛋白功能譜的必要性。

我們此前的研究發(fā)現(xiàn)，埃博拉病毒（EBOV，一種高致病性NNSV）編碼的VP35蛋白具有類(lèi)解旋酶活性：該蛋白可水解所有類(lèi)型的NTP，并以NTP依賴的方式解開(kāi)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(jié)構(gòu)上存在差異，但由于二者具有保守的功能模塊且在病毒復(fù)制中發(fā)揮相似作用，因此被視為NNSV中的功能類(lèi)似物?；诖耍骄縍SV P蛋白是否也具有與EBOV VP35相似的類(lèi)解旋酶活性，成為一個(gè)極具研究?jī)r(jià)值的方向。

本研究首次證實(shí)，RSV P蛋白具有內(nèi)在的NTPase活性，且能以NTP水解為能量依賴，沿5’至3’方向解開(kāi)RNA雙鏈。關(guān)鍵的是，突變實(shí)驗(yàn)證實(shí)NTPase功能是RSV P蛋白類(lèi)解旋酶活性不可或缺的前提；而反向遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)、RSV微型基因組實(shí)驗(yàn)及抗病毒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)均表明，破壞這些酶活性會(huì)嚴(yán)重?fù)p害RSV的存活能力。這些發(fā)現(xiàn)不僅重新定義了RSV P的多功能屬性，也拓展了人們對(duì)RSV復(fù)制機(jī)制現(xiàn)有范式的認(rèn)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(cè)NTPase活性，以釋放的無(wú)機(jī)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(jià)金屬離子共同反應(yīng)。

（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(yīng)。誤差線代表三次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)差（SD）。

論文信息

論文標(biāo)題：

呼吸道合胞病毒磷蛋白具有NTPase及類(lèi)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(jī)構(gòu)：

1. 中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所高致病性病毒與生物安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)

3. 湖北生物學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科研究中心、武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，武漢病毒研究所高致病性病毒與生物安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jié)段性負(fù)鏈RNA病毒（NNSV）。該病毒是全球重要的健康負(fù)擔(dān)，可導(dǎo)致嬰幼兒及免疫功能低下成人發(fā)生嚴(yán)重的下呼吸道感染。RNA解旋酶可通過(guò)RNA重塑功能調(diào)控病毒復(fù)制，是病毒復(fù)制的關(guān)鍵因子，但RSV中是否存在此類(lèi)酶活性尚不明確。本研究發(fā)現(xiàn)，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(kāi)RNA雙鏈。通過(guò)突變實(shí)驗(yàn)，我們證實(shí)NTP水解活性與類(lèi)解旋酶活性存在功能偶聯(lián)。重要的是，反向遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)、RSV微型基因組實(shí)驗(yàn)及抗病毒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)均表明，RSV P的類(lèi)解旋酶活性對(duì)病毒存活及復(fù)制至關(guān)重要。這些發(fā)現(xiàn)明確了P是RSV復(fù)制所需的關(guān)鍵酶促成分，為肺炎病毒屬病毒的增殖機(jī)制提供了新見(jiàn)解。

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