來自哈佛醫(yī)學(xué)院的 Sean P. J. Whelan 教授及其研究團(tuán)隊，揭示了最致命的人類 RNA 病毒是如何精確調(diào)節(jié)其病毒基因組各個部分進(jìn)行復(fù)制的。該研究結(jié)果明確了抑制這種病毒復(fù)制的新靶點(diǎn)，并為未來開發(fā)新一類抗病毒藥物提供了理論支持。該研究發(fā)表于PNAS雜志。

病毒是十分“精明的”入侵者，它們通過向宿主細(xì)胞注射其自身的遺傳物質(zhì)來“蠶食”宿主，通常一個病毒可在一個宿主細(xì)胞中制造數(shù)千個自身拷貝，以確保它們的復(fù)制和存活。一些 RNA 病毒將其遺傳物質(zhì)以整個片段的方式整體插入宿主細(xì)胞，而另外一些 RNA 病毒則先將其自身遺傳物質(zhì)切成碎片，再插入宿主細(xì)胞。后者被命名為分段病毒（segmented viruses）。這種分段 RNA 病毒包含了我們最熟悉的流感病毒，它們每年造成數(shù)以萬計的患者死亡。因此研究如何有針對性的對付這些病毒意義重大。研究人員一直對這些分段 RNA 病毒是如何實現(xiàn)每個遺傳片段進(jìn)行精確復(fù)制和插入感到疑惑，同時，這些病毒是如何確保各個片段都被相同的酶催化復(fù)制并確保每個片段可以產(chǎn)生不同量的 RNA 也不得而知。

圖丨分段病毒 RdRP 結(jié)合結(jié)構(gòu)域（來源：PNAS）現(xiàn)在，哈佛醫(yī)學(xué)院 Blavatnik 研究所的研究人員通過對此類病毒的詳細(xì)研究，得出一個令人驚訝的答案：負(fù)責(zé)病毒 RNA 復(fù)制起始的機(jī)制竟然是由復(fù)制過程最末端的 RNA 來激活的，這與先前我們對 RNA 復(fù)制的認(rèn)知截然相反！哈佛大學(xué)病毒學(xué)項目主任 Sean P. J. Whela n表示，“氣候變化在全球范圍內(nèi)加劇了一些較高致死性病毒的傳播，這對全球健康構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。例如，人類一般很少感染 Lassa 病毒，但一旦感染這種病毒，就會導(dǎo)致五分之一的人出現(xiàn)多個器官大量出血。根據(jù)美國疾病控制和預(yù)防中心的數(shù)據(jù)，在該病毒流行期間，其死亡率可達(dá) 50％。為了了解這些以往較為陌生的病毒，他們對這些病毒進(jìn)行了相應(yīng)的研究，并且明確了一些高致死性病毒復(fù)制的關(guān)鍵機(jī)制”。在研究中，Whelan 和 Jesse Pyle 對一種名為 Machupo 的沙漠病毒進(jìn)行了研究，這種病毒像 Lassa 病毒一樣可感染嚙齒類動物，被感染的嚙齒類動物再將該病毒傳播給人類，導(dǎo)致人類出現(xiàn)致命的出血熱。我們熟知的流感病毒的基因組存在 8 個片段，而 Machupo 病毒只有兩個片段，即小片段和大片段。因此這種病毒為研究人員研究病毒復(fù)制機(jī)制提供了一種更為簡單的實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

圖丨5’ 末端 RdRP 作用機(jī)制（來源：PNAS）先前的研究者主要對流感和 La Crosse 病毒進(jìn)行研究，他們發(fā)現(xiàn)這些病毒負(fù)責(zé)復(fù)制關(guān)鍵區(qū)段的病毒蛋白是 RNA 依賴性 RNA 聚合酶（RdRP），它與需要被復(fù)制基因模板的 5' 末端相互作用，而正常蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄往往是從 3’ 端開始。然而，這種酶與核酸的互相作用的重要性尚未被完全闡明。Whelan 的實驗表明，將 Machupo 病毒 5' 末端的 13 個核苷酸長的 RNA 與啟動 RNA 復(fù)制的 RdRP 混合，可激活病毒對該片段的復(fù)制工作。Machupo病毒含有四種略微不同的 5' 末端 RNA，每種都可與 RdRP 酶結(jié)合。值得注意的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些 RNA 決定了 RdRP 酶結(jié)合的起始位點(diǎn)。Whelan 和 Pyle 表示，這些結(jié)果不僅闡明了基礎(chǔ)病毒學(xué)中的一個關(guān)鍵機(jī)制，還闡明了如何利用 5’ 末端 RNA 激活來開發(fā)新型抗病毒藥物。目前市場上的大多數(shù)抗病毒藥物都是直接靶向參與基因復(fù)制的關(guān)鍵酶或病毒中某個致病病毒蛋白，但并沒有人利用此次發(fā)現(xiàn)的 5’ 末端 RNA 激活機(jī)制來抵抗病毒。因此，在闡明病毒復(fù)制機(jī)制的同時，更為重要的是 Whelan 和 Pyle 的工作為開發(fā)新一代抗病毒藥物指明了道路。