RNA 病毒核定位蛋白功能研究进展

韩 焘，徐 琦，原 霖，翟新验

（中国动物疫病预防控制中心OIE 猪繁殖与呼吸综合征参考实验室，北京 大兴102618）

真核细胞的细胞核由核膜包裹为封闭的细胞 器，核酸及蛋白质等的转移通过嵌在核膜上的核孔复合体（NPS）进行。一些小分子物质，如代谢产物通过核孔复合体被动扩散进出细胞核，而大分子的运输通常由特异性的信号转导途经通过核孔复合体，核质穿梭蛋白通常存在核定位信号（NLS）或者核输出信号（NES），可以通过可溶性运输因子karyopherinβ（importinβ）家族介导高效的核质运输。一些细胞核蛋白的核质运输通常需要翻译后的泛素化或SUMO 化，比如SAE，ErbB4，p53 和PTEN[1]，病毒感染过程中普遍存在病毒蛋白的核质穿梭，许多病毒的核蛋白利用宿主细胞核质转运系统进行核质穿梭，进而促进病毒复制和宿主细胞的病变[2]。多数RNA 病毒复制过程中没有DNA 阶段，核酸的复制、蛋白的翻译、病毒的组装均发生在细胞质中，但在RNA 病毒的感染周期，也存在着病毒蛋白的核质穿梭。近年来，科学家通过破坏病毒入核蛋白的核定位序列（Nuclear localization signal，NLS）或核转运信号肽（Nuclear export signal，NES）观察病毒复制效率的变化，进而发现潜在的抗病毒位点[3]。本文主要阐述RNA 病毒核定位蛋白的作用及其与病毒免疫逃逸之间的关系。

1 R NA 病毒核定位蛋白的功能

RNA 病毒可通过重新分布细胞核蛋白，病毒蛋白与宿主蛋白的相互作用以及干扰免疫反应和调节宿主基因表达，进而改变细胞内环境促进病毒复制。

1.1 病毒核蛋白对干扰素系统的调节 宿主细胞抗病毒系统有多种免疫机制。模式识别受体（Pattern recognition receptors，PRRs）通过对病原分子的识别启动先天免疫应答[4]。I 型干扰素（IFN）系统是先天免疫应答的关键组成部分，诱导表达IFN 刺激基因（ISG）使宿主细胞进入抗病毒状态。许多RNA 病毒通过干扰IFN 信号通路或抑制干扰素产生形成免疫逃逸。一些病毒通过自身核蛋白干扰细胞信号转导通路。例如：口蹄疫病毒（FMDV）前导蛋白酶（Lpro）进入感染细胞，并诱导细胞核降解p65/RelA（NF-κB一个亚基），影响NF-κB与干扰素启动子结合，进而下调干扰素的产生。如果改变Lpro SAP 结构域IQKL氨基酸序列形成突变病毒，就不能诱导p65/RelA的降解，从而不影响NF-κB 依赖的mRNA的转录[5]。类似的情况也存在于猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）感染的细胞中，KAT3 组蛋白乙酰转移CREB 结合蛋白(CBP)，在IFN-β的转录过程中形成增强子的一个辅助因子，PRRSV 感染细胞后被蛋白酶降解。PRRSV Nsp1α和Nsp 1β进入细胞核可降解CBP蛋白质。尼帕病毒（NIV）的W蛋白也是核蛋白，能与信号转导和转录激活因子（STAT1）结合，抑制（JAK）-STAT 信号通路进而影响类泛素蛋白ISG 的产量[6]。

1.2 病毒核蛋白可抑制抗病毒药物 除干扰素以外，大量的干扰素刺激因子（ISGs）都被用做抗病毒药物，如ISG15，GTPase Mx1，RNase L 以及蛋白酶R（PKR）被证明具有抗病毒作用。早幼粒细胞白血病（PML）蛋白是一种在细胞核中发挥抗病毒效应的蛋白。PML 具有7 种类型，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 能够通过抑制核小体（NBs）中的3D 聚合酶活性阻断脑心肌炎病毒（EMCV）的感染[8]。最近的一项研究表明，EMCV 感染过程中拮抗抗PML 通路活性，EMCV3C 蛋白酶可以降低PML III 蛋白水平，进而发现了一种RNA 病毒抵抗PML 介导的抗病毒防御的新机制[9]。一些RNA 病毒通过调节抗病毒调节因子的合成间接调节宿主细胞的细胞因子。白介素8（IL-8）能够抑制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导产生，能够增强病毒的复制能力。登革热病毒（DENV）的NS5 蛋白能够进入细胞核，其通过与NF-κB 直接作用来抑制NF-κB 介导的转录，进而导致IL-8 水平升高，在临床感染DENV 的病人可观察到IL-8 明显升高。同时DENV 的NS5 和C 蛋白通过核定位可以与人类死亡结构域相关蛋白（Daxx）发生相互作用，进而引起宿主细胞的凋亡[10]。

1.3 病毒核蛋白对宿主免疫应答的调节 适应性免疫应答由复杂调节网络构成。最近研究表明，一些RNA 病毒蛋白的核定位可以调节免疫应答反应。如：接种猪的FMDV LPrOSAP 突变病毒，由于细胞核内缺少LPrO的积累，不能引起动物病毒血症，猪只不发病。更重要的是，SAP 突变病毒在接种初期就能引起强烈的免疫反应，从而能够抵御野生型强毒株的攻击[11]。动脉炎病毒存在核定位序列并能够感染细胞的细胞核及核仁。如将突变引入PRRSV 核衣壳（N）蛋白的NLS序列，NLS 突变体导致PRRSV 滴度降低，接种动物后诱导产生的中和抗体水平也会有所增加。这可能是由于N 蛋白调节宿主细胞核生命活动引起的[12]。PRRSV N 蛋白与HIC（人I-MFA 结构域的蛋白质）的同系物（锌指结构的转录调节因子）能够发生相互作用，说明PRRSV 的N 蛋白在转录调控中也发挥着作用[13]。

1.4 病毒核蛋白引起细胞核组分的重分配 RNA病毒与宿主分子发生相互作用，使得宿主分子促进病毒基因组的复制，介导病毒复制复合物（VRCs）的装配。研究表明，小核糖核酸病毒感染可引起宿主核蛋白的核质穿梭，如LA 的自身抗原，RNA 解旋酶A（RHA）和有丝分裂过程中Src相关底物（SAM68）进入细胞质，这些蛋白质外排是病毒复制的关键步骤。例如，FMDV 感染细胞后，RHA 重新分配到胞质区，在FMDV 复制过程中与病毒2C 和3A 的蛋白质发生相互作用，同时可在宿主细胞中形成膜状结构，RHA 表达的减少可显著抑制FMDV 的复制。FMDV 感染细胞后，病毒核蛋白蛋白酶3C 切割细胞核中SAM68 的C末端，引起SAM68 向细胞质的流动[14]。SAM68 作为一种RNA 结合蛋白，可以提高逆转录病毒基因的翻译，并通过重新分配核蛋白来促进病毒基因组的复制。日本脑炎病毒（JEV）是一种单链正义RNA 病毒，其核心蛋白与宿主蛋白异质核核糖核蛋白A2（hnRNP A2）在细胞核中发生相互作用，诱导核蛋白A2 从细胞核转运至内质网。在细胞质中，核糖核蛋白A2 与JEV 的NS5（RNA 依赖性RNA 聚合酶）发生相互作用，从而促进病毒基因组的复制[15]。这表明病毒介导的核蛋白再分配可以影响病毒基因组翻译和复制。

2 结语

RNA 病毒的核蛋白可以通过操纵细胞核的生命活动，抑制宿主的免疫反应，进而促进自身基因组的复制和翻译，干扰宿主免疫应答，进而逃避宿主免疫系统。RNA 病毒通过核蛋白干扰宿主细胞的生命活动，或者抵抗先天免疫和获得性免疫，还有一些病毒则通过调节中和抗体的水平来逃避体液免疫。由于RNA 病毒基因组较小，编码蛋白有限，一些病毒可利用宿主细胞因子来提高自身的复制。由此启示我们，可以借助RNA病毒核定位蛋白研究抗病毒机制。

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