美国科学家发现HCV蛋白合成的新途径

　　美国研究人员发现丙型肝炎病毒（HCV）能利用宿主细胞的蛋白合成机制来合成自身蛋白。这项研究的主要结果发表在2001年3月的《科学》杂志上。

在美国，每年有10，000人死于HCV感染。死亡率如此之高是因为大多数人感染HCV后会发展成为慢性肝病、肝硬化或肝癌。据疾病控制和预防中心估计，美国每年因HCV感染而耗资6亿美元。目前药物治疗HCV疗效并不理想，因此科学家正在寻找治疗HCV的新的分子靶点。

这项实验由耶鲁大学的Jennifer A. Dondna 和纽约卫生研究所的Joachim Frank 负责。他们试图确定HCV如何利用宿主细胞的蛋白合成机制来合成自身蛋白。这涉及病毒的内部核糖体进位（internal ribosome entry sites,IRES）机制。ＩＲＥＳ是病毒的一段信使RNA序列，实验中发现它可干预宿主细胞进行正常的蛋白合成。正常状态下，核糖体识别细胞信使RNA末端的核苷酸帽区后，启动蛋白合成过程。有很多病毒能利用这种机制，关闭宿主蛋白的合成，而继续合成自身蛋白。研究人员认为这是病毒进化的结果。他们发现另一有趣的现象是一些宿主细胞也利用IRES机制合成细胞蛋白。这些蛋白参与转录调节或细胞其他的基本功能。因此研究人员认为在应激、病毒感染或其他蛋白合成途径关闭后，细胞可通过ＴＲＥＳ途径表达某些重要蛋白。

为了搞清ＨＣＶ是如何利用ＩＲＥＳ机制的，研究人员通过冷冻电镜获得病毒ＩＲＥＳＲＮＡ和４０Ｓ核糖体亚基复合体的三维图象。三维的冷冻电镜能动态地观察大分子。在标本制备时，研究人员首先将ＩＲＥＳ－核糖体的复合颗粒浸在水溶液中，然后迅速将其转移至超低温的液体乙烷中，这种迅速冷冻的方法可保存大分子的天然性质。用低强度光源进行电镜观察以避免损伤分子。获得封冻的复合颗粒的图象后，又经计算机成象分析系统处理，产生这些颗粒详细的三维图谱。但由于许多核糖体颗粒并没有结合IRES RNA,因此要得到有用的图谱，必须收集很多核糖体颗粒的数据。

40S亚基的冷冻电镜图谱显示其由三个区域组成，分别为“体”、“头”和“平台”。为了确定究竟病毒IRES的哪部分与核糖体亚基结合，研究人员首先除去了IRES 的“II区”，获得缩短的IRES和核糖体亚基复合物的图谱。他们发现该区的缺失并不能影响其与核糖体的结合，但复合体不能有效启动蛋白合成。接着他们又获得正常IRES与核糖体亚基复合物的图谱。这些图谱显示了病毒RNA形如指状的II区可能有的功能。比较两种图谱后发现，正常IRES能诱导核糖体构型发生改变：IRES与核糖体头部结合，使核糖体的头部与平台区和肩部融合，结果导致信使RNA正常的结合位点变成一条大沟。因此IRES主要是通过夹紧信使RNA周围的核糖体起作用的。Doudna等认为IRES 的这种 “夹子”作用可将病毒信使RNA锁定在核糖体的适当部位，因此核糖体被迫启动病毒蛋白的合成。

这项研究首次通过图象显示了真核生物的启动复合物。如果所发现的构象改变是一种普遍的翻译机制，那将是十分振奋人心的事。但是研究人员也指出，要最终决定蛋白合成启动过程中出现的构象改变是否具有普遍性并确定其具体功能，还需进一步实验，并对更高分辨率的图谱进行分析。至于能否开发一种药物通过阻断IRES机制来有效地治疗HCV感染，也还需进一步研究。

摘自：新生命网站