《Cell》科学家们发现了根除乙型肝炎的关键点

乙型肝炎病毒(HBV)感染了约2.96亿人，并导致大量死亡，导致肝硬化或癌症，因为它最初的目标是肝脏，几乎没有症状。最近的研究揭示了HBV聚合酶蛋白的新机制，这可能导致创新的治疗方法，有可能超越目前治疗方法的局限性，这些治疗方法只能控制但不能消除感染。

　　

乙型肝炎病毒(HBV)很小，危险，具有高度传染性。它长期感染约2.96亿人，每年夺去约100万人的生命。这种难以捉摸的病毒以肝脏为目标，通常没有症状，直到导致肝硬化或癌症。

大多数治疗方法试图抑制病毒的聚合酶(pol)蛋白。但这些治疗是终身的，不能治愈。现在，来自洛克菲勒大学Charles M. Rice实验室的研究人员已经揭示了前所未有的机制，可能会导致HBV的新治疗方法。他们在《Cell》杂志上发表了研究结果。

“目前的抑制剂可以减轻感染，但不能根除它，”莱斯大学病毒学和传染病实验室的研究助理教授Bill Schneider说，他是该论文的通讯作者。“基础科学可以提供新的见解，并导致不同的策略。这就是为什么我们重新开始学习更多关于这种病毒的知识。”

一种不寻常的生物

乙肝病毒基因组是经济的杰作，因此异常保守。它的一半以上包含重叠的阅读框，核苷酸编码不止一种蛋白质的区域。由于其中一个框架内的单个突变可能导致另一个框架的变化，因此病毒必须严格控制这些错综复杂的连接区域，以防止潜在的灾难性影响。

然而HBV显然有足够的灵活性来适应新的环境和宿主。Schneider说:“这是一种非常成功的人类病毒，它的近亲感染了各种鸟类和哺乳动物。”

HBV是如何在遗传刚性和灵活性之间实现这种微妙的平衡的，人们知之甚少，因为这些重叠的框架很难分开。它们的集体作用掩盖了单个蛋白质的机制。

研究人员一直关注pol蛋白，它在HBV复制中起着至关重要的作用。作为一种多用途分子，它的重要性从它的大小可以看出;它比其他病毒蛋白质大得多，包裹着HBV三分之二的环状基因组，与其他三种蛋白质共享一个重叠的阅读框。

为了更好地了解它的动态成分，Rice的团队采用了他们去年开发的一种新方法，将RNA传递到培养的细胞中，以产生病毒DNA、蛋白质和其他产品。这种方法使他们能够解开或分离重叠阅读框中蛋白质的功能，并获得更清晰的pol视图。

“想象一下，两张透明的纸上堆叠着不同的文字。如果你能移开其中一张纸，就会更容易阅读，”Schneider说。“这就是RNA传递系统允许我们做的事情。”

接下来，他们使用了深度突变扫描——一种高通量的方法，可以揭示成千上万种蛋白质变异的机制和行为。这使他们能够测试pol蛋白中几乎所有可能的变异，并观察它对每种变化的反应。

停滞的核糖体

他们最初的意外发现之一是pol蛋白末端对脯氨酸的严格要求。众所周知，这些坚硬的分子会减慢核糖体的速度，核糖体是一种分子机器，通过沿着信使RNA分子的长度移动并将代码翻译成氨基酸链来制造蛋白质。连续的多个脯氨酸可以阻止核糖体的活动。当核糖体停在代码的特定位置时，它会暂时阻止翻译。

果然，他们发现制造pol蛋白的核糖体在最后一刻停止了，将蛋白质绑在核糖体上，就像气球绑在孩子的手上一样。

“它就是不肯放手，”Schneider说。

他们认为，这种延迟可能会给蛋白质适当折叠的时间来完成它的工作，更重要的是，增加了它与正确的RNA(编码它的RNA)结合的机会。只有这样蛋白质才会被释放出来。

瞄准新目标

人们早就知道，pol蛋白更倾向于逆转录其起源的RNA(称为顺式偏好)，而不是寻找另一个RNA来复制，但它是如何实现的——通过核糖体停滞——直到现在还不清楚。

这个过程可能是pol蛋白只繁殖经过验证的RNA的一种方式——如果它被破坏了，就不要复制它。也可能是为了效率。

他说:“合成的pol蛋白并不多，所以病毒想要确保一旦合成了一个pol蛋白，它就能发挥作用。通过捆绑机制产生的顺式偏好可能有助于确保蛋白质不仅仅在细胞中漂浮寻找其同源RNA。这是一个更有效的过程。”

在下一阶段的研究中，他们将探索如何操纵pol的顺性偏好。“一旦你了解了一种机制，你就有能力扰乱它，并找出后果，”他说。

一种想法是通过突变触发暂停的脯氨酸来防止核糖体停滞。他说:“这可能会抑制病毒，并可能使病毒更难以产生耐药性。”

参考文献:“Deep mutational scanning of hepatitis B virus reveals a mechanism for cis-preferential reverse transcription” by Yingpu Yu, Maximilian A. Kass, Mengyin Zhang, Noor Youssef, Catherine A. Freije, Kelly P. Brock, Lauren C. Aguado, Leon L. Seifert, Sanjana Venkittu, Xupeng Hong, Amir Shlomai, Ype P. de Jong, Debora S. Marks, Charles M. Rice and William M. Schneider, 8 May 2024, Cell.