PNAS：清華大學程功團隊發現一種進化保守機制促進蚊媒病毒感染與傳播

　　以登革病毒、寨卡病毒、乙型腦炎病毒為代表的黃病毒（Flavivirus）由蚊蟲攜帶并傳播，每年導致數億人感染、數十萬人死亡，引起嚴重的公共健康問題。 

　　蚊媒黃病毒的基因組均為單鏈正向RNA，其病毒基因組可直接作為mRNA使用，翻譯成一條多聚病毒蛋白。隨后，在病毒自身編碼蛋白酶與宿主蛋白酶作用下，多聚蛋白被切割成相等量的多個結構蛋白和非結構蛋白。結構蛋白被組裝到病毒粒子中并釋放到細胞外；但大多數非結構蛋白仍滯留在胞內，隨著時間的推移發生積累并產生嚴重細胞毒性，導致感染細胞死亡。由于被感染宿主細胞的快速死亡不利于病毒高效率復制，對積累的多余非結構蛋白如何被清除的機制尚不清楚。 

　　2024年4月9日，清華大學程功教授團隊在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表了題為：An evolutionarily conserved ubiquitin ligase drives infection and transmission of flaviviruses 的研究論文。 

　　該研究揭示蚊媒黃病毒（Mosquito-borne flavivirus）可基于一種進化保守的機制，利用宿主泛素化系統平衡病毒蛋白在宿主細胞內的穩態，從而使病毒在蚊蟲和宿主細胞中實現高效率感染，該工作也為阻斷蚊媒黃病毒感染和傳播提供了潛在靶點。 

　　研究團隊首先利用雙鏈RNA（dsRNA）介導的基因沉默技術在埃及伊蚊（Aedes aegypti）體內敲低110種E3連接酶，并研究對登革病毒感染的影響。研究結果顯示，AAEL004697編碼的E3連接酶HRD1（AaHRD1）能顯著促進登革病毒及寨卡病毒在埃及伊蚊體內的感染。通過序列比對發現，HRD1在不同物種高度保守，致倦庫蚊（Culex quinquefasciatus）中HRD1的同源基因可促進乙型腦炎病毒感染。同時，小鼠的HRD1同源基因是輔助登革病毒及寨卡病毒在哺乳動物宿主中感染的關鍵基因。 

　　隨后，研究團隊探究HRD1促進蚊媒黃病毒感染的分子機制。前期研究結果發現，蚊媒黃病毒非結構蛋白NS4A過度積累會對宿主細胞產生嚴重毒性，影響黃病毒多聚蛋白在內質網的加工與表達，從而抑制病毒感染。然而，HRD1能特異性與黃病毒非結構蛋白NS4A發生互作，導致NS4A上一個保守的賴氨酸位點發生泛素化修飾，并通過ERAD途徑將其降解。這項研究結果顯示，HRD1通過ERAD途徑降解NS4A，避免了NS4A過度積累引起的毒性，使被感染的蚊蟲和哺乳動物細胞維持正常生理狀態，最終促進病毒在細胞內的感染復制（圖1）。 

　　圖1. HRD1促進黃病毒感染機制 

　　LS-102小分子是HRD1的特異性抑制劑，也是用作治療類風濕性關節炎等疾病的候選藥物小分子。研究團隊發現LS-102能顯著抑制登革病毒感染埃及伊蚊及AG6小鼠模型。最后，研究者利用“感染宿主-蚊蟲”的病毒傳播模型評估了LS-102小分子抑制劑對登革病毒傳播的影響。結果顯示，向感染小鼠腹腔注射LS-102可顯著抑制登革病毒在小鼠模型上的感染，同時抑制病毒完成“宿主-蚊蟲”的傳播周期，大幅降低蚊蟲的感染率 （圖2）。以上數據證明LS-102是一種潛在的阻抑黃病毒感染與傳播的候選藥物分子。 

　　圖2. HRD1抑制劑LS-102小分子可抑制登革病毒感染與傳播 

　　（來源：生物世界） 

　　原文出處：Wu L, Zhang L, Feng S, Chen L, Lin C, Wang G, Zhu Y, Wang P, Cheng G. An evolutionarily conserved ubiquitin ligase drives infection and transmission of flaviviruses. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Apr 16;121(16):e2317978121. doi: 10.1073/pnas.2317978121. Epub 2024 Apr 9. PMID: 38593069. 

  鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38593069/