寨卡病毒NS2A蛋白通过抑制CYP17A1 mRNA翻译破坏睾酮合成和精子发生的分子机制

本研究揭示了寨卡病毒(ZIKV)感染导致男性生殖健康问题的关键机制。研究人员发现ZIKV非结构蛋白NS2A通过直接结合睾酮合成关键酶CYP17A1的mRNA，抑制其翻译过程，从而干扰Leydig细胞的类固醇合成功能，导致睾酮水平下降和精子发生异常。该研究不仅阐明了ZIKV影响男性生育力的分子途径，还为相关治疗策略的开发提供了新靶点。

　　

近年来，寨卡病毒(ZIKV)感染引发的公共卫生问题备受关注。这种由蚊媒传播的病毒不仅会导致新生儿小头畸形和成人吉兰-巴雷综合征，还被发现与男性生殖系统异常密切相关。临床观察显示，ZIKV感染的男性患者常出现少精症、血精等症状，且睾酮水平显著降低。更令人担忧的是，病毒能够在男性精液中长期存在，增加了性传播和垂直传播的风险。然而，ZIKV究竟如何干扰男性生殖功能，特别是影响睾酮合成的分子机制，一直是未解之谜。

武汉大学的研究团队在《Nature Communications》发表的研究成果，为这一科学问题提供了重要答案。研究人员通过多组学分析和分子生物学技术，系统阐明了ZIKV非结构蛋白NS2A通过靶向睾酮合成途径中的关键酶CYP17A1，破坏其mRNA翻译过程，从而导致睾酮合成障碍和精子发生异常的完整机制。

研究采用了多项关键技术方法：代谢组学分析揭示了ZIKV感染小鼠睾丸中类固醇激素合成通路的异常；蛋白质组学鉴定出CYP17A1蛋白水平显著下降；RNA免疫沉淀(RIP)和光活化核糖核苷增强交联免疫沉淀(PAR-CLIP)证实了NS2A与CYP17A1 mRNA的直接结合；显微尺度热泳技术(MST)定量测定了两者的结合亲和力；通过反向遗传学构建的ZIKV突变体验证了关键氨基酸残基的功能重要性。

代谢组学分析揭示ZIKV感染破坏睾丸类固醇合成

研究人员首先对ZIKV感染的A129小鼠睾丸进行代谢组学分析，发现睾酮和雄烯二酮水平显著降低，而其共同前体孕酮则异常积累。这一现象提示ZIKV感染可能在孕酮下游的代谢步骤设置了障碍。ELISA检测进一步证实，感染小鼠血清和睾丸中的睾酮水平下降，同时孕酮水平升高。

蛋白质组学鉴定CYP17A1为关键靶点

通过iTRAQ-LC-MS/MS蛋白质组学分析，研究人员发现ZIKV感染导致睾丸中CYP17A1蛋白水平显著降低，而其mRNA水平保持不变。这一现象在体外培养的原代小鼠Leydig细胞(mLCs)中也得到验证，表明ZIKV特异性地影响了CYP17A1的翻译过程而非转录水平。

ZIKV-NS2A直接结合并抑制CYP17A1 mRNA翻译

研究人员系统筛选了ZIKV编码的10种蛋白，发现只有NS2A能够显著抑制CYP17A1的表达。通过RIP、RNA pulldown和MST实验证实，NS2A直接结合CYP17A1 mRNA的1200-1400核苷酸区域，该区域富含茎环结构。体外翻译实验显示，NS2A以剂量依赖方式抑制CYP17A1蛋白的合成。

NS2A关键氨基酸残基的功能鉴定

通过构建系列缺失突变体，研究人员将NS2A的功能区域定位在56-103氨基酸区间。扫描突变分析发现，位于该区域的67E和101P残基对NS2A结合CYP17A1 mRNA至关重要。这些位点的突变不仅破坏了NS2A与RNA的相互作用，也消除了其对CYP17A1翻译的抑制效应。

ZIKV突变体验证NS2A的体内功能

利用反向遗传学构建的ZIKV^E67A突变体在感染小鼠后，不再引起睾酮水平下降和精子发生障碍，而野生型病毒则表现出显著的生殖毒性。通过腺相关病毒(AAV)递送NS2A的实验进一步证实，NS2A单独表达就足以模拟ZIKV对睾丸功能的破坏作用。

这项研究首次揭示了ZIKV通过其NS2A蛋白靶向宿主mRNA翻译的新致病机制。NS2A作为病毒编码的RNA结合蛋白，特异性识别CYP17A1 mRNA的特定结构域，干扰其核糖体装载和翻译过程，最终导致睾酮合成障碍和精子发生异常。这一发现不仅深化了对ZIKV致病机制的理解，也为开发针对性治疗策略提供了分子靶点。特别是鉴定出的NS2A关键氨基酸残基，可能成为抗病毒药物设计的重点区域。此外，研究揭示的病毒调控宿主mRNA翻译的新模式，为其他病毒致病机制的研究提供了重要参考。