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近日，中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所/高致病性病毒與生物安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王延軼研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）上發(fā)表了題為“SPNS1 is an essential cellular factor for EV-A71 by acting as a transporter of viral pocket factor”的研究論文。該研究首次揭示，宿主細(xì)胞內(nèi)的溶酶體膜蛋白SPNS1能夠作為病毒“口袋因子”的轉(zhuǎn)運(yùn)體，介導(dǎo)其釋放，從而啟動(dòng)病毒脫殼過(guò)程。這一發(fā)現(xiàn)為闡明腸道病毒感染的關(guān)鍵機(jī)制提供了全新視角，也為防治手足口病等疾病提示了潛在的新型藥物靶點(diǎn)。
腸道病毒71型（EV-A71）是引發(fā)兒童手足口病的主要病原體，嚴(yán)重感染可累及神經(jīng)系統(tǒng)。病毒成功入侵細(xì)胞的核心步驟之一在于將其基因組RNA釋放至細(xì)胞質(zhì)，此過(guò)程稱(chēng)為“脫殼”。研究表明，EV-A71病毒顆粒內(nèi)部存在被稱(chēng)為“口袋因子”的鞘脂類(lèi)分子，該分子對(duì)于維持病毒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定至關(guān)重要。在感染后，口袋因子需在溶酶體中被移除，以觸發(fā)病毒結(jié)構(gòu)蛋白解離并釋放RNA。然而，口袋因子自溶酶體中被移除后的具體轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，長(zhǎng)期以來(lái)尚不明確。
研究團(tuán)隊(duì)利用CRISPR-Cas9策略，系統(tǒng)篩選支持EV-A71感染的宿主關(guān)鍵因子，鑒定溶酶體膜蛋白SPNS1為EV-A71的重要宿主因子。SPNS1是一種已知的溶酶體脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，負(fù)責(zé)將如溶血磷脂等脂類(lèi)分子從溶酶體腔轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)，在SPNS1基因敲除的細(xì)胞中，EV-A71的感染被顯著抑制。為深入闡明其作用分子機(jī)制，研究人員用疊氮標(biāo)記了EV-A71病毒的口袋因子，并基于點(diǎn)擊化學(xué)—銅離子催化的疊氮-炔烴環(huán)加成反應(yīng)（CuAAC）追蹤口袋因子的位置。在正常細(xì)胞中，病毒感染后，口袋因子從溶酶體內(nèi)轉(zhuǎn)移并擴(kuò)散至細(xì)胞質(zhì)，標(biāo)志著口袋因子的成功釋放與轉(zhuǎn)運(yùn)。而在SPNS1缺陷的細(xì)胞中，口袋因子則始終局限于溶酶體中，病毒脫殼過(guò)程受阻，這直接證實(shí)了SPNS1是口袋因子溶酶體轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵執(zhí)行者。此外，SPNS1的轉(zhuǎn)運(yùn)活性依賴(lài)于溶酶體的酸性環(huán)境。進(jìn)一步研究表明，SPNS1通過(guò)其跨膜螺旋形成的特異性結(jié)構(gòu)域識(shí)別并結(jié)合口袋因子。SPNS1的特定關(guān)鍵氨基酸殘基（如R76和H427）對(duì)其轉(zhuǎn)運(yùn)功能至關(guān)重要，這些位點(diǎn)的突變會(huì)使SPNS1喪失支持病毒感染的能力。
武漢病毒所青年研究員付玉志、博士研究生駱?lè)挤己蜅盍鵀檎撐墓餐谝蛔髡撸煌跹虞W研究員為論文通訊作者；中國(guó)疾病預(yù)防控制中心張勇研究員等為合作作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)等項(xiàng)目的資助。
圖1.SPNS1介導(dǎo)EV-A71“口袋因子”釋放模式圖