甲型流感病毒双螺旋核糖核蛋白复合物(RNp)负责执行病毒基因组RNA(vRNA)的转录和复制,在病毒生命周期中起着至关重要的作用。RNp的形成发生在病毒感染细胞的细胞核内,而参与这一过程的核结构域仍不清楚。来自日本的研究人员发表在ASM Journal上的一项研究报告表明核仁是功能性RNp形成的一个重要部位。研究人员用几种显微技术揭示了病毒核糖核蛋白复合物的主要成分——病毒核蛋白(Np)暂时停留在核仁中,核仁是核糖体核糖核酸/蛋白质的组装场所,它的形成依赖于核仁定位信号。Np上核仁定位信号(NoLS)的突变可阻断双螺旋RNp的形成,导致病毒RNA合成能力的丧失,而NoLS的异位融合使Np突变体形成功能性双螺旋RNp。此外,病毒感染细胞的核仁破裂会抑制Np组装成双螺旋RNps,导致病毒RNA合成复制显著减少。这个发现证明了核仁是RNp形成和病毒复制的重要位置,Np迁移到核仁是功能性RNp形成的关键步骤,显示了核仁在流感病毒生命周期中的重要性。
甲型流感病毒是单链负义RNA病毒。病毒基因组RNA(vRNA)片段以核糖核蛋白复合物(RNp)形式存在,包含多个核蛋白、由pB2、pB1和pA亚基组成的RNA依赖RNA聚合酶复合物。核糖核蛋白复合物RNp负责转录和复制vRNAs。在转录过程中,vRNA被转录成带有5′-帽端和3′-聚腺苷酸尾的mRNA;而在复制过程中,vRNA 被复制为 cRNA 复制中间体,而cRNA作为一个模板来产生更多的vRNAs。这些复制过程伴随着RNp组装,新生的vRNA和cRNA的5′端与一个新合成的病毒聚合酶复合物相连,依次被多个Np包被并分别组装成双螺旋vRNps和cRNps.
与大多数RNA病毒不同,甲型流感病毒是在感染细胞的细胞核内转录并复制其基因组的,因此,甲型流感病毒的转录、复制和RNp的形成严重依赖于宿主的核机制。由于Np定位于核仁,研究人员猜想 Np 组装成双螺旋 RNp 依赖于核仁。于是研究人员采用了几种微观和生化方法来研究核仁在功能性RNp形成中的重要性——包括使用缺乏核仁定位信号的Np突变体,以及导致细胞核仁破裂的化合物。
核仁 Np 定位对功能性 RNp 形成的重要性。
RNp中只有Np具有一个核定位信号,一个核仁定位信号(NOLS)。为了研究核仁 Np 定位对 RNp 形成的重要性,研究人员构建了两个 NoLS 突变 Np:一个在NoLS 中具有丙氨酸取代的 Np NoLSmut,仅定位在核质中,另一个是反向突变 NoLS-Np NoLSmut,其融合了完整的 NoLS。 Np NoLSmut 的氨基末端,促进其核仁定位。实验结果表明,Np的核仁定位对于病毒RNA的转录和复制都至关重要。
核仁破坏对功能性 RNp 形成的影响。
考虑到核仁 Np 定位对于正确 RNp 形成的必要性,核仁结构破坏将严重影响 RNp 形成。为了验证这一假设,研究人员使用了选择性 RNA 聚合酶 I (pol I) 抑制剂 CX5461。CX5461 通过 pol I 活性抑制引起核仁破坏。实验结果表明,核仁对于将 Nps 正确组装成功能性双螺旋 RNps 是必需的。
进一步实验分析证明了甲型流感病毒功能性双螺旋 RNp 的形成依赖于 Nps 的核仁迁移。研究结果强调了核仁在流感病毒生命周期中的重要性。有必要进一步研究导致 RNp 形成的核仁内宿主因子,以了解 RNp 形成的详细机制,这将有助于开发针对流感病毒的新型抗病毒药物。