黄病毒是一类通过蚊虫叮咬传播给人类的节肢动物传播病毒。这些病毒主要在埃及伊蚊和致倦库蚊的唾液腺中繁殖，并通过叮咬传播给人类【1】。由于全球变暖和国际贸易，埃及伊蚊和致倦库蚊的栖息地正在扩大，这引发了人们对黄病毒爆发流行的担忧。因此，深入了解黄病毒感染过程中宿主与病毒之间的相互作用，对于识别潜在的治疗靶点至关重要。黄病毒基因组为长度约为11 kb的正链单链RNA，具有帽子结构和多聚腺苷酸尾巴，类似于细胞mRNA。由于其编码能力有限，黄病毒高度依赖宿主细胞蛋白【2】。最近的研究强调了病毒RNA (vRNA) 在宿主-病毒相互作用中的重要性。vRNA与病毒和细胞RNA结合蛋白(RBPs)相互作用，形成病毒核糖核蛋白(vRNPs)，这对于病毒生命周期至关重要【3】。目前，研究人员已经应用了两种蛋白质组学方法来阐明黄病毒核糖核蛋白的组成：一种是病毒交联和固相纯化 (VIR-CLASP)，该方法专注于研究CHIKV基因组RNA(gRNA)在细胞进入后立即建立的相互作用，揭示了数百种早期宿主-病毒相互作用。另外一种是交联辅助信使核糖核蛋白纯化 (CLAMP) : 该方法专注于感染后期病毒复制爆发后合成的vRNA，揭示了众多潜在的细胞相互作用者。尽管这些方法提供了有价值的见解，但CLAMP数据集显示，由于技术限制，真正的RBPs发生率较低【4】。因此，需要开发更可靠的方法来分析复制后期阶段黄病毒核糖核蛋白的组成。2024年12月5日，来自英国苏格兰的MRC格拉斯哥病毒研究中心的Alfredo Castello研究团队和牛津大学生物化学系的Shabaz Mohammed研究团队合作在Molecular Cell杂志上发表题为Alphavirus infection triggers selective cytoplasmic translocation of nuclear RBPs with moonlighting antiviral roles的研究论文，该研究揭示了黄病毒感染过程中，核RBPs选择性地转移到细胞质，并作为“兼职”的抗病毒因子，抑制病毒复制和基因表达。首先，研究人员使用vRNA相互作用组捕获（vRNA-interactome capture, vRIC）技术分析了辛德毕斯病毒（Sindbisvirus, SINV）感染细胞中与病毒RNA相互作用的RBPs（图1）。他们发现了超过400种RBPs，其中一些与病毒复制中心相关。这些RBPs主要分为两类：与细胞mRNA相互作用的RBPs（cRNPs）和与病毒RNA相互作用的RBPs（vRNPs）。cRNPs和vRNPs共享超过50%的成分，但与线粒体RBPs（mitoRNPs）几乎没有重叠，表明vRNPs和cRNPs在生化性质上与线粒体RBPs存在差异。研究人员发现vRNPs富集于具有RNA结合域（RBDs）的蛋白质，而vRNPen则富集于非典型或未表征的RBPs，表明vRNP组件可能在病毒复制中发挥独特的作用。此外，vRNPs中还富集了具有翻译后修饰（PTM）活性的酶，例如抗病毒EIF2AK2（PKR）和PRKDC，以及“促进病毒复制”的SRPK1。这表明这些PTM 酶可能参与病毒复制的调控。核糖体延伸因子也富集到了vRNPs中，表明它们可能在病毒RNA的翻译中发挥作用。vRIC技术还鉴定了与SINV RNA相互作用的病毒蛋白，包括非结构蛋白nsP1、nsP2、nsP3和nsP4，以及结构蛋白包膜蛋白和E2。研究人员发现，nsP3也与SINV RNA 相互作用，表明它可能在病毒复制中发挥独特的作用。nsP3的RNA结合活性由其病毒独特结构域 (AUD) 负责。E2也与SINV RNA相互作用，但其交叉连接效率最低，表明它与RNA的相互作用非常短暂。研究人员使用嵌合蛋白nsP3-mScarlet作为诱饵进行免疫沉淀，鉴定了RdRp复合体（nsP1、nsP2和nsP4）和胞内蛋白G3BP1和237的互作。这些细胞蛋白与病毒复制和蛋白质定位到膜结合细胞器相关，这与病毒复制中心的功能相符。nsP3互作组还富集了与病毒RNA相互作用的胞内RBPs，表明这些胞内RBPs也与病毒复制中心相关。研究人员发现，与SINV RNA相互作用的许多RBPs位于细胞核中。感染后，这些核RBPs会选择性转移到细胞质，并在病毒复制中心积累。核RBPs在细胞质中的定位增加表明，与病毒RNA的相互作用是改变它们细胞质定位的主要因素。这些核RBPs包括剪切因子和核仁蛋白，它们可以与多种细胞病毒（包括其他黄病毒、丙型病毒和腺病毒）的RNA相互作用。研究人员发现，敲低与SINV RNA相互作用的核RBPs会增强病毒复制，表明它们在病毒感染中发挥着“兼职”的抗病毒作用。研究还发现，SF3B复合体和U2 snRNA与SINV RNA相互作用，并以拼接无关的方式抑制病毒基因表达。SF3B复合体中SF3B1的磷酸化水平与病毒复制抑制相关，并且pT313-SF3B1在病毒复制中心积累。U2 snRNA在感染后会转移到细胞质，并直接与病毒RNA相互作用。干扰U2 snRNA的起始序列会增强病毒复制，表明U2 snRNA的这种作用是拼接无关的。此外，U2 snRNA结合位点在黄病毒和小核糖核酸病毒基因组中非常丰富，表明 U2 snRNA的结合潜力可能跨越病毒物种和家族。图1 病毒RNA互作组捕获 (vRIC) 工作流程示意图总之，该研究揭示了（RNA病毒，虫媒病毒）辛德毕斯病毒感染过程中，核RBP被选择性转移到细胞质中，并在病毒复制中心发挥抗病毒作用。这一发现有助于深入理解病毒与宿主细胞的相互作用，并可能为开发新的抗病毒药物提供潜在靶点。https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(24)00920-1制版人：十一
1. Laine, M., Luukkainen, R., and Toivanen, A. (2004). Sindbis viruses and other alphaviruses as cause of human arthritic disease. J. Intern. Med. 256, 457–471.
2. Castello, A., A´ lvarez, L., Kamel, W., Iselin, L., and Hennig, J. (2024). Exploring the Expanding Universe of Host-Virus Interactions Mediated by Viral RNA. Mol. Cell 84, 3706–3721.
3. Garcia-Moreno, M., Noerenberg, M., Ni, S., Jarvelin, A.I., Gonza € ´ lezAlmela, E., Lenz, C.E., Bach-Pages, M., Cox, V., Avolio, R., Davis, T., et al. (2019). System-wide Profiling of RNA-Binding Proteins Uncovers Key Regulators of Virus Infection. Mol. Cell 74, 196–211.e11.
4. Iselin, L., Palmalux, N., Kamel, W., Simmonds, P., Mohammed, S., and Castello, A. (2022). Uncovering viral RNA-host cell interactions on a proteome-wide scale. Trends Biochem. Sci. 47, 23–38.
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