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Cell:科学家发现乙型肝炎病毒的致命弱点!有望开发新型靶向性疗法

 

发布时间:2024-05-14    字号:【

   微小、危险且易于传播的乙型肝炎病毒(HBV)如今在全球引起了2.96亿人的慢性感染,每年会造成大约100万人死亡,这种隐匿的病毒会入侵肝脏,并且在病程早期大多无症状,直至感染者发展到肝硬化或癌症。大多数疗法试图抑制病毒的聚合酶(pol,polymerase)蛋白,但这些疗法是终身的且无法治愈患者。

近日,一篇发表在国际杂志Cell上题为“Deep mutational scanning of hepatitis B virus reveals a mechanism for cis-preferential reverse transcription”的研究报告中,来自洛克菲勒大学等机构的科学家们通过研究揭示了一种前所未见的分子机制,其或有望帮助开发治疗HBV感染的新型疗法。

首席研究员Bill Schneider教授强调,当前抑制剂虽能减缓病情,却无法根除病毒。他们的基础研究旨在挖掘HBV的核心机理,以设计颠覆性的治疗策略。HBV的基因组十分精妙与复杂,因为其处于异乎寻常的保守状态,其一半以上的基因组都包含重叠的阅读框,且核苷酸编码的不止一种蛋白质的区域,这让病毒在遗传稳定与适应进化间游刃有余,同时也为科学家设下重重挑战。

目前研究人员并不清楚HBV是如何在遗传刚性和灵活性之间管理这种微妙平衡的,因为这些重叠的框架很难分开,其联合作用或许就会掩盖单一蛋白质的作用机制。长期以来,研究人员一直在关注pol蛋白,其在HBV复制过程中扮演着重要角色,作为一种多用途的分子,其重要性能从其尺寸大小中看出,其要比其它病毒大得多,且包裹着HBV三分之二的环状基因组,能与其它三种蛋白共享一种重叠的阅读框。

 

科学家发现乙型肝炎病毒的致命弱点 有望开发新型靶向性疗法

图片来源:Cell (2024). DOI:10.1016/j.cell.2024.04.008

为了更好地理解其动态组分,研究人员利用了他们去年所开发的一种技术将RNA运输到培养的细胞中从而产生病毒的DNA、蛋白质和其它产物。这种方法能促使他们分离出重叠阅读框中蛋白质的功能,并获得更清晰的pol视图。

研究者Schneider说道,试想一下,两张透明的纸上堆叠着不同的文字,如果能将其中一张纸移开,就会更加容易进行阅读,这就是RNA传递系统允许我们所做的事情。接下来,研究人员利用深度突变扫描技术进行研究,这是一种高通量的方法,其能揭示成千上万种蛋白质突变的机制和行为,或许就能测试pol蛋白中几乎所有可能的变异并观察其对每一种改变所产生的反应。

研究人员最初的意外发现之一就是pol蛋白末端脯氨酸(prolines)的严格需求,众所周知,这些刚性分子能减缓核糖体的移动速度;连续多个脯氨酸就能阻断核糖体的活动,而当核糖体停在代码的特定位置时,其就会暂时阻滞翻译的进行。

果不其然,研究人员发现,制造pol蛋白的核糖体在最后一刻停下了,其能将蛋白质绑在核糖体上,就像气球绑在孩子手上一样。研究者认为,这种延迟或许就会给蛋白质适当折叠的时间来完成其工作,更重要的是,还会增加其与正确RNA(编码它的RNA)结合的机会,只有这样的蛋白质才会被释放出来。

科学家们早就知道,pol蛋白更倾向于逆转录其所起源的RNA(称之为顺式偏好),而并不是寻找另一种RNA来复制,但这是如何实现的(通过核糖体的停滞)目前他们还并不清楚。研究者表示,合成的pol蛋白并不多,因此,病毒想要确保一旦合成了一个pol蛋白,其就会发挥作用,而通过捆绑机制所产生的顺式偏好或许能帮助确保蛋白质精准折叠并与来源RNA高效结合,揭示了病毒维持顺式优先复制的秘密。

这一发现不仅是对病毒生命周期的深刻洞察,更为抗病毒治疗提供了全新靶点。研究小组正进一步探索如何操纵pol蛋白的这一特性,通过诱导或阻止核糖体停滞,来干预病毒复制,为开发能规避耐药性的新一代疗法铺平道路。这项研究不仅推进了我们对HBV复制机制的理解,更为彻底战胜乙肝,守护全球公共卫生安全,点亮了希望之光。(生物谷Bioon.com)

文章来源:生物谷

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