不平等的“共生循环”：武汉病毒所关武祥团队发现宿主因子NSUN2介导尼帕病毒复制新机制

近日，中国科学院武汉病毒研究所关武祥团队在Protein & Cell 发表题为“NSUN2‑mediated epitranscriptomic and ubiquitin modulation of Nipah virus matrix protein reveals a dual-targeting antiviral strategy”的文章。这项研究系统揭示了尼帕病毒如何劫持人体细胞内的一个关键酶即NSUN2，来建立一套高效的自我复制系统，并基于此发现提出了新的“双靶向”抗病毒治疗思路。

一、研究背景

尼帕病毒（Nipah virus，NiV）是一种高度致病的人畜共患病毒，可以引起人类急性脑炎，死亡率为40%-75%。2018年，尼帕病毒被世界卫生组织列入研发蓝图，被认定为“能造成严重国际疫情”的病毒，旨在预防和应对、加速医疗对策研发。由于严格的研究限制，包括对生物安全4级实验室的要求，NiV复制和发病机制的分子机制仍然知之甚少，并且还没有开发出有效的疫苗和抗病毒治疗方法。

二、发现：病毒“劫持”宿主因子，构建危险循环

研究始于对一个关键科学问题的探索，即尼帕病毒的基质蛋白（M蛋白）如何调控其复杂的复制过程。M蛋白是病毒组装和释放的核心，其功能受到泛素化等翻译后修饰的精细调控，但具体机制尚不明确。为了寻找与M蛋白相互作用的宿主因子，研究团队首先采用了免疫共沉淀结合质谱分析的技术。该方法如同用特制的“钓钩”即M蛋白，去“捕捞”细胞内与之结合的“伙伴”，随后通过质谱分析鉴定出这些“伙伴”的身份。通过这种方法，他们发现并确认了RNA甲基转移酶NSUN2是M蛋白的一个关键结合蛋白。

随后的研究揭示了一个精巧且双向促进的“病毒-宿主同盟”。一方面，病毒M蛋白能够充当NSUN2的“稳定器”。实验发现，当细胞表达M蛋白时，NSUN2的蛋白水平显著上升，但其mRNA水平并未改变。当研究人员使用环己酰亚胺抑制细胞的新蛋白合成时，NSUN2的水平并未下降。而当使用MG132阻断蛋白酶体的降解功能时，则表现出NSUN2水平升高的效果。这些实验证据表明，M蛋白是通过抑制NSUN2被蛋白酶体途径降解，从而使其在细胞质中稳定积累。

另一方面，被“保全”并激活的NSUN2，则通过两种独立的分子机制全力“回馈”病毒，形成一个强大的正反馈循环。NSUN2为病毒RNA提供了稳定性保护。研究团队利用超高效液相色谱-质谱联用技术，在尼帕病毒颗粒的基因组RNA中直接检测到大约含有1.5%的m5C修饰。他们进一步采用了重亚硫酸盐测序和纳米孔直接RNA测序技术，精确地描述这些修饰位点特征。RNA IP实验证明，NSUN2能直接结合病毒RNA。当过表达NSUN2时，病毒RNA上的m5C修饰水平升高。而当敲低NSUN2或使用其催化活性缺失的突变体NSUN2-C271A时，修饰水平则下降。最关键的功能验证实验是，研究人员将病毒RNA上特定的m5C修饰位点进行突变，或直接合成含有m5C修饰的RNA进行转染。结果发现，m5C修饰能显著增强病毒RNA的稳定性，防止其被快速降解，从而保护了病毒的遗传蓝图，最终导致M蛋白的产量大幅增加。

此外，NSUN2为病毒M蛋白的核-质运输提供了必要的修饰。M蛋白需要在细胞核和细胞质之间穿梭才能完成使命，而这一过程依赖于泛素化修饰。研究发现，NSUN2能显著增强M蛋白的泛素化，特别是K6和K11连接类型。进一步的机制挖掘显示，NSUN2本身不具备泛素化酶活性，而是扮演了“分子中介”的角色。它通过其C端结构域，促进了宿主接头蛋白GNB2与E3泛素连接酶TRIM28之间的结合，从而高效地组装了一个针对M蛋白的“泛素化机器”。这套机器为M蛋白贴上必需的“泛素化标签”，这相当于签发了其从核内转运到胞质并执行病毒组装功能的“通行证”。

三、临床前景：从机制到治疗的转化

基于对上述分子机制的发现，研究团队提出了一个创新的联合治疗策略，即同时攻击这个正反馈循环的起始环节（NSUN2的稳定）和效应环节（其酶活功能）。他们在细胞和动物模型中，测试了临床已批准的蛋白酶体抑制剂卡非佐米与实验性m5C甲基化抑制剂MY-1B的联合效果。卡非佐米可阻断NSUN2的降解，而MY-1B可阻断NSUN2的酶活。在感染尼帕病毒的仓鼠模型中，单独使用任一种药物都能抑制病毒复制并减轻症状。而两者联合使用则产生了显著的协同增效作用，能更大幅度地降低仓鼠肺、脾、脑等器官的病毒载量，并显著延长其生存期。

此项研究不仅描绘了尼帕病毒劫持宿主因子、耦联RNA表观修饰与蛋白质泛素化两大核心细胞过程以实现自我复制的精细图谱，更重要的是，它将深刻的基础机制发现快速导向了具有明确前景的治疗策略验证。

四、文章评论

生物物理研究所的博士生肖子淇指出，该工作揭示了一个精巧的正反馈循环，即病毒蛋白稳定宿主因子，而该因子又通过双重机制反哺病毒复制，这一发现颇具启发性。同时他还指出研究中揭示的其他互作蛋白例如RACK1和UBA1在病毒复制中的完整功能，是值得深入探索的重要方向。