认识HBV DNA复制过程中的精细调控

认识HBV DNA复制过程中的精细调控

对乙型肝炎病毒基因组结构及复制机制的研究，黄金期是上世纪90年代。人们发现这个人类最小的DNA病毒（之一），其基因组大小只有3.2 kb，存在形式却有存在于感染活性Dane颗粒内的开链环状的rcDNA（＞90%）和双链线性的dslDNA（＜10%），及存在于感染肝细胞核内的闭合环状的cccDNA。HBV DNA的复制具有独特的逆转录复制过程，转录自cccDNA的超基因组全长的3.5 kb前基因组RNA（pgRNA）出核进入细胞质，并在这里充当起：①翻译衣壳core蛋白、具有逆转录活性和RNase H活性的DNA聚合酶P蛋白，和②作为逆转录的模板RNA。

下图展示了在细胞质内翻译表达的core蛋白二聚化，再由~120个core蛋白二聚体构成20面体核衣壳的过程。该过程可以不依赖于P蛋白/pgRNA复合物的形成而自主发生。

在细胞质内，以pgRNA为模板在P蛋白逆转录酶催化下逆转录形成子代病毒负链DNA的过程发生于如上形成的核衣壳内（见下图）。

1. 在病毒聚合酶P蛋白作用下的、发生于核衣壳内的、以病毒前基因组(pgRNA)为模板合成子代病毒DNA的步骤是病毒复制的关键限速步骤；

2. 逆转录过程发生于细胞质内，新合成的DNA需要与细胞内的模式识别受体等相隔离，以避免发生抗HBV固有免疫；

3. HBV的life cycle中需要有、也的确有超多的core蛋白表达。

基于上述过程和stealthy的HBV DNA复制过程要避免模式识别受体的识别和启动抗HBV固有免疫，这就需要有超多的core蛋白产生。

双顺反子结构的病毒前基因组(pgRNA)既是翻译表达core蛋白的mRNA，也是病毒DNA聚合酶P蛋白的mRNA；Core ORF前、P ORF后的排列有利于超量core的产生。但问题是：pgRNA上的AUG-2307何以能翻译出P蛋白？我们在前期的思辨过程中曾经通过阅读文献综合提出了5种不同的假设机制。

极其简约的HBV基因组仅编码7种病毒蛋白，要想精确地调控pgRNA翻译，以保证有足够的core蛋白后，再翻译这个也能在逆转录过程中降解其mRNA模板pgRNA的P蛋白，或许需要宿主蛋白的参与。

实验室团队的独立PI陈香梅老师带着学生和老师，经过数年的努力，发现了具有调控前体mRNA剪接、定位、稳定性和翻译的T细胞细胞内抗原1相关蛋白（TIAR）或许就是那个要找的宿主蛋白。TIAR的确劣迹斑斑，曾被报导可通过与病毒RNA结合调控HIV-2、WNV和HCV病毒复制。

经过陈老师等和同学们的不懈努力，及与Baruch S. Blumberg研究所郭巨涛教授的反复研讨下，此文得以完成，提出了“HBV cccDNA转录出的pgRNA在超量翻译表达core蛋白后，宿主核蛋白TIAR发生定位变化并结合到pgRNA的ε环柄状结构上以阻止core蛋白的继续翻译，从而使与core ORF 3‘端重叠的P蛋白的翻译起始密码子被识别，翻译P蛋白”的观点。新合成的P蛋白即刻与其模板形成pgRNA/P蛋白复合物，招募本就有自组装能力的core蛋白二聚体将复合物包裹，为逆转录合成HBV DNA负链提供一个相对隔离的空间。解放军第五临床中心的刘树红和赵景民教授是我们实验室的老合作团队，提供了上述假说的临床证据。复旦大学陈捷亮教授和厦门大学夏宁邵教授也为本课题提供了帮助。

慢性HBV感染在全球影响了2.95亿人。在中国，受影响的人数是7800万，是我国慢性病毒性肝炎、肝硬化和肝细胞癌的第一病因，我国的年肝癌新发病例占到了全球的近50%。

慢性乙肝是世界性的健康危害，更是中国健康危害。消除乙肝危害，需要我们中国的科学家去努力！

参考文献：Zhang T, Zheng H, Lu D, et al. RNA binding protein TIAR modulates HBV replication by tipping the balance of pgRNA translation. Signal Transduct Target Ther. 2023;8(1):346. Published 2023 Sep 13. doi:10.1038/s41392-023-01573-7

来源：片警实验室