猪繁殖与呼吸综合征病毒核衣壳互作组的分析

《Journal of Radiology Nursing》：Analysis of the Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Nucleocapsid Interactome

病毒蛋白相互作用研究揭示PRRSV N蛋白通过调控宿主核糖体合成、RNA剪接及DNA损伤修复等途径促进病毒复制，并发现RNA介导的N-RTCB-RNA三元复合物结构，为开发靶向宿主因子的抗病毒疗法提供依据。

　　猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）是一种对全球养猪业造成重大经济损失的重要病原体。该病毒不仅导致母猪的繁殖障碍，还引发不同年龄段猪的复杂呼吸道综合征。PRRSV的基因组具有极高的遗传多样性，根据基因组和抗原特性，可分为PRRSV-1（欧洲型）和PRRSV-2（北美型）两种基因型。尽管它们在基因序列上仅具有约40-60%的同源性，但其在不同宿主细胞中的传播和感染机制仍然具有高度的相似性。这种多样性使得疫苗开发面临巨大挑战，因为疫苗需要针对多种抗原变异株，而现有的疫苗通常无法提供广泛的保护。

PRRSV的N蛋白是其基因组中表达最丰富的结构蛋白之一，同时也是高度免疫原性的蛋白。N蛋白不仅在病毒颗粒中起到包裹基因组RNA的作用，还在病毒复制和组装过程中发挥重要作用。在感染的细胞中，N蛋白可以在细胞质和细胞核/核仁中动态穿梭。这种蛋白的核定位在宿主免疫反应和病毒致病机制中扮演关键角色。例如，NLS（核定位信号）缺失的病毒在感染猪体内表现出较短的病毒血症期和更高的中和抗体滴度。这些发现表明，N蛋白的核定位可能在病毒的免疫逃逸和致病过程中发挥重要作用。

此外，N蛋白还具有调节病毒mRNA转录的潜在功能。这可能涉及病毒RNA的合成和包装，以及其与宿主RNA处理机制的相互作用。在宿主细胞中，N蛋白与多种细胞蛋白发生相互作用，包括核仁中的RNA合成因子、RNA剪接因子、RNA解旋酶以及参与染色质重塑和DNA损伤反应的DNA结合蛋白。这些相互作用可能帮助病毒在宿主细胞中建立有利的复制环境，同时抑制宿主的抗病毒免疫反应。

为了深入研究PRRSV N蛋白与宿主蛋白的相互作用，研究人员采用了一种基于EGFP的亲和纯化-质谱（AP-MS）技术，结合无标签定量质谱方法，鉴定了301种可能与PRRSV N蛋白相互作用的宿主蛋白。这些蛋白涵盖了多个细胞器，包括核仁、细胞质、细胞核以及膜结构。其中，核仁蛋白、RNA解旋酶、剪接因子和染色质重塑相关蛋白显示出显著的富集。这些发现表明，PRRSV N蛋白可能通过干扰宿主的RNA处理和染色质结构，促进自身的复制和感染。

为了验证这些相互作用，研究人员进行了HA标签共免疫沉淀（HA-tag Co-IP）实验，并结合免疫荧光分析（IFA）研究了N蛋白与特定宿主蛋白的共定位情况。结果显示，N蛋白与某些宿主蛋白的相互作用是RNA依赖性的，例如MYBBP1A、NCL、IGF2BP1、UPF3B、G3BP1、EIF2S1、RFC4、ABCF1、PPM1G、NSUN2和NOP2。这些相互作用的验证进一步支持了N蛋白在病毒RNA处理和宿主细胞功能调控中的关键作用。

此外，研究人员还发现RTCB和MYBBP1A是PRRSV感染过程中宿主依赖性因子。通过基因敲低实验，研究人员观察到当RTCB或MYBBP1A被抑制时，PRRSV的病毒产量显著下降。这一结果表明，这些宿主蛋白可能在病毒复制过程中发挥不可或缺的作用。进一步的结构建模分析显示，N蛋白可能通过RNA作为桥梁，与RTCB相互作用，促进病毒RNA的稳定性和加工。这种相互作用的机制可能涉及N蛋白与RNA的结合，以及RNA引导N蛋白与RTCB的相互作用。

PRRSV N蛋白与核仁蛋白的相互作用也表明，该蛋白可能通过干扰核仁中的rRNA合成和加工过程，影响宿主的蛋白质合成能力。核仁是rRNA合成和核糖体组装的关键场所，而PRRSV N蛋白可能通过与核仁蛋白的相互作用，调控这一过程，从而促进自身的复制和传播。MYBBP1A的显著富集和与N蛋白的RNA依赖性相互作用进一步支持了这一假设。

除了核仁相关蛋白，N蛋白还与染色质重塑因子和DNA损伤反应（DDR）相关蛋白发生相互作用。这可能意味着N蛋白在调控宿主细胞的染色质结构和DNA修复过程中也扮演重要角色。例如，N蛋白与DNA复制复合体（RFC）和DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PK）复合体中的Ku异二聚体（XRCC6和XRCC5）发生相互作用。这些相互作用可能帮助病毒在宿主细胞中维持基因组稳定性，从而促进其复制。

在病毒RNA感知和内在抗病毒机制方面，N蛋白的相互作用网络也显示出对宿主免疫系统的潜在影响。N蛋白可能通过调控宿主的RNA感知途径和抗病毒因子，抑制宿主的先天免疫反应，从而促进病毒的免疫逃逸。例如，N蛋白与DHX36和PRKRA等参与RNA感知的蛋白发生相互作用，这些蛋白可能在宿主的抗病毒反应中发挥重要作用。

此外，N蛋白还可能通过RNA甲基化酶的相互作用，调控病毒RNA的稳定性和翻译效率。NSUN2和NOP2等RNA甲基化酶的相互作用可能影响病毒RNA的甲基化状态，从而影响其在宿主细胞中的处理和复制。例如，NSUN2可能通过甲基化病毒RNA，促进其稳定性和翻译效率，而NOP2则可能通过甲基化宿主RNA，调控其合成和加工过程。

PRRSV N蛋白的这些相互作用可能涉及多个细胞过程，包括核糖体功能、mRNA剪接、染色质重塑和DNA损伤反应。这些相互作用不仅揭示了N蛋白在病毒复制和致病中的多功能性，还提供了新的研究方向，用于开发针对PRRSV的抗病毒药物。此外，PRRSV N蛋白与其它Nidovirales病毒（如SARS-CoV-2、PEDV和PDCoV）的相互作用显示出一定的保守性，这可能意味着这些宿主蛋白在不同病毒家族的感染中具有普遍的重要性。

然而，本研究也存在一定的局限性。例如，实验是在HEK293T细胞中进行的，这些细胞并不是PRRSV的天然宿主细胞。尽管如此，HEK293T细胞具有高效的病毒蛋白表达能力和丰富的蛋白质组，使得研究结果具有一定的参考价值。未来的研究需要在实际感染的细胞模型中进一步验证这些相互作用的生物学意义和功能。

综上所述，PRRSV N蛋白在病毒复制和宿主免疫调控中发挥着多方面的功能。它通过与多种宿主蛋白的相互作用，干扰宿主的RNA处理、染色质结构和DNA修复过程，从而促进病毒的复制和传播。这些发现不仅拓展了我们对PRRSV与宿主相互作用的理解，还为未来开发针对PRRSV的抗病毒药物提供了新的思路。同时，研究也揭示了N蛋白在Nidovirales病毒中的保守作用，这可能对其他病毒的治疗策略产生启示。