病毒蛋白突變可在病毒進化過程中改變病毒與宿主的相互作用，從而改變病毒毒力或致病程度。N蛋白與病毒複製密切相關，因此研究其在進化過程中氨基酸位點的突變與病毒毒力的關係具有重要的科學意義。近日，廣州醫科大學基礎醫學院潘攀教授團隊及其合作者在PLOS Pathogens發表了題為“The R203M and D377Y mutations of the nucleocapsid protein promote SARS-CoV-2 infectivity by impairing RIG-I-mediated antiviral signaling”的研究論文，揭示了新冠病毒N蛋白上關鍵氨基酸位點的突變對病毒複製的影響。
圍繞新冠病毒N蛋白，我們開展了系列的研究，前期研究發現新冠病毒N蛋白透過啟用NLRP3炎症小體誘導過度炎症，進而導致肺損傷發生（Nat. Commun, 2021）以及新冠病毒N蛋白透過抑制MCL-1依賴的細胞凋亡促進其他RNA病毒的複製（Signal Transduct Target Ther, 2023）。在本研究中，我們首先使用生物資訊學分析發現：和原始新冠株以及Omicron突變株相比，Delta突變株N蛋白有3個重要的氨基酸位點突變（D63G，R203M和D377Y）。接下來我們使用一種新冠病毒缺失N蛋白的病毒樣顆粒系統（SARS-CoV-2-tr-VLP）來探究Delta突變株和Omicron突變株N蛋白的不同點突變對自身複製的影響。實驗結果顯示：和原始新冠株N蛋白相比，Delta 突變株N蛋白包含203和377位點的突變可以促進病毒複製。而Omicron 突變株N蛋白P13和203/204位點的突變則輕微的抑制病毒的複製。其分子機制是Delta 突變株N蛋白包含203和377位點的突變透過和RIG-I競爭性結合病毒的RNA從而抑制RIG-I的啟用，接下來Delta 突變株N蛋白包含203和377位點的突變透過抑制和RIG-I的直接相互作用，從而抑制RIG-I和MAVS的結合，抑制TBK1和IRF-3的磷酸化，抑制IRF-3的入核，進而抑制IFN-β的產生。和原始株N相比，Omicron N蛋白P13和203/204位點的突變對干擾素表達影響不大，但是可透過抑制N和病毒RNA的結合來抑制病毒的複製。本研究深入地揭示了新冠病毒N蛋白上影響變異株複製力的關鍵氨基酸位點的突變以及作用機制，從而闡明N蛋白在新冠病毒進化過程中的生物學功能，為新冠病毒進化過程中病毒複製調控途徑提供新的科學認識。
圖1 N蛋白上R203M和D377Y位點的突變透過抑制IFN-β的產生促進病毒複製
圖2 Delta突變株N蛋白上R203M和D377Y位點的突變透過調控RIG-MAVS通路促進病毒複製
廣州醫科大學基礎醫學院潘攀教授，暨南大學張其威教授以及廣州中醫藥大學的李耿教授為該論文的共同通訊作者。暨南大學李永奎副研究員，暨南大學碩士畢業生黎謨然，暨南大學肖珩副教授，廣州中醫藥大學博士生廖灃以及中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院博士後申苗苗為該論文的共同第一作者。清華大學的丁強教授為該研究提供了重要幫助。已故的病毒學家吳建國教授生前為本論文的發表也提供了重要的指導。以上研究得到國家自然科學基金，中國博士後科學基金以及廣東省自然科學基金等專案的支援。
全文連結：https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1012886
潘攀教授團隊長期從事病毒感染啟用炎症導致相關疾病的分子機制以及抗病毒藥物靶點的篩選研究，專注於天然免疫、炎症小體、細胞凋亡等，相關研究成果發表在Signal transduction and targeted therapy，Nature Communications，PLOS Pathogens，Molecular Cancer，Journal of Virology，Antiviral Research等國際知名學術期刊上，現因為工作需要，招聘博士後2名，歡迎有志從事病毒學研究的博士畢業生加入本課題組，為病毒學的研究貢獻一份自己的力量。聯絡郵箱：[email protected]，課題組網址：https://jcxy.gzhmu.edu.cn/info/1116/6639.htm。
本期編輯：Chem LT
