《Mutation Research - Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis》：Implications of seven NTCP mutations for receptor stability and Hepatitis B Virus infectivity: A computational analysis
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Hepatitis B病毒通过NTCP受体进入肝细胞，研究评估了七个NTCP非同义突变对受体稳定性和HBV结合的影响，发现V160M和S267F显著降低结合亲和力，提示天然抗性机制。
Amina Kardoudi|Salaheddine Redouane|Salma Madihi|Thomas Jackson|Abdelouaheb Benani
摩洛哥卡萨布兰卡巴斯德研究所分子生物学实验室
摘要
乙型肝炎是一种广泛传播的病毒感染，也是全球重大的公共卫生问题。人类牛磺胆酸钠共转运多肽（NTCP）是乙型肝炎病毒（HBV）的关键受体，它使病毒能够进入肝细胞。了解特定的NTCP突变如何影响其稳定性及其与HBV的相互作用对于阐明病毒的感染性和抗性机制至关重要。本研究采用综合生物信息学方法，评估了七种非同义NTCP突变对受体稳定性和HBV结合能力的影响。通过HADDOCK方法生成了突变NTCP/HBsAg复合物，并使用PRODIGY预测了结合亲和力。进一步使用GROMACS进行分子动力学模拟，以评估NTCP/PreS1复合物的稳定性和行为。我们的研究发现，V160M和S267F突变显著降低了复合物的稳定性和结合亲和力，这表明它们可能在自然抗HBV感染中起作用。I88T和R84W突变对NTCP-HBV相互作用的影响较小，而V200M、I223T和I279T突变的影响最小，保持了野生型复合物的特性。本研究揭示了NTCP突变对HBV感染性的不同影响，为宿主易感性和抗性提供了见解。这种综合计算策略为理解HBV-宿主相互作用提供了一个可靠的框架，并可能有助于识别新的治疗靶点。
引言
乙型肝炎由乙型肝炎病毒（HBV）引起，尽管医学进步和疫苗接种工作不断推进，但它仍然是全球主要的公共卫生问题。约有24亿人长期携带该病毒，每年导致134万人死亡，主要原因是肝硬化和肝细胞癌（HCC）[1]。世界卫生组织（WHO）将HBV列为1类致癌物和重要的致瘤因子[2]。根据HBV的流行程度，地区被分为三个等级：高流行区（>8%），主要分布在发展中国家（撒哈拉以南非洲、东南亚和远东）；中等流行区（2-7%），包括地中海地区、东欧和拉丁美洲；以及低流行区（<2%），包括西欧、北美和日本[3]。
HBV是一种有包膜的DNA病毒，属于Hepadnaviridae家族[4]。其DNA基因组是一个不完整的双链结构，长度约为3.2 kb，由四个重叠的开放阅读框组成，编码多种蛋白质，包括衣壳蛋白（HBc）、HBV表面蛋白（HBsAg）、逆转录酶和非结构蛋白X蛋白（HBx）[5]。目前已描述了十种HBV基因型（A至J），每种基因型具有不同的地理分布[6],[7]，这些基因型会影响感染的长期结果[7],[8]。
HBV通过一种称为牛磺胆酸钠共转运多肽（NTCP）的进入受体进入肝细胞，该受体特异性地与HBsAg蛋白的pre-S1区域相互作用[9],[10]。近年来，编码NTCP的SLC10A1基因受到了广泛关注。多项研究表明，特定的NTCP基因变异参与了HBV感染的自然过程、疾病进展以及对高传染性母亲所生儿童的抗病毒药物和疫苗的反应[11],[12],[13],[14]。在亚洲，SLC10A1基因的rs22966651变异被认为具有保护作用，可以降低HBV感染和疾病进展的风险[11],[15],[16]。携带这种变异的个体对HBV感染的抵抗力增强，患更严重疾病的风险降低。此外，位于NTCP基因内含子1中的rs4646287变异与中国的一项研究显示，该变异与HBV感染状态和HBV相关纤维化的发展有关[17]。这项研究还表明，这种变异可降低高传染性母亲所生儿童接种HBV疫苗后的失败风险，表现为更早的自发HBeAg血清转化[18]。其他研究探讨了NTCP的rs61745930多态性及其与HBV感染的关联，表明这些基因变异可能影响不同人群的感染易感性和疾病进展[18]。
生物信息学在现代科学研究中发挥着关键作用，它提供了工具和方法来验证生物学和医学中的各种假设，从而有助于理解复杂的生物系统[19]。在HBV感染研究中，基于对接和分子动力学（MD）模拟的计算方法被用来评估SLC10A1基因的rs22966651及其他SNP变异对HBV感染易感性的影响。本研究通过多个生物学参数来评估这些突变存在时病毒与NTCP受体的结合亲和力。
SLC10A1基因多态性的数据探索
本研究使用Ensemble基因组浏览器分析了SLC10A1基因的遗传变异情况，该基因编码NTCP受体。综合分析显示，在SLC10A1基因的外显子区域共有730个变异。在这730个变异中，错义突变（也称为非同义突变）最为常见（392个），而同义突变仅有131个。此外，还有141个编码序列的变异。
人类NTCP中非同义突变的蛋白质稳定性分析
为了评估这七种多态性对人类NTCP受体的影响，每种突变蛋白分别在37°C和pH 7的条件下使用i-Stable 2.0[24]和CUPSAT算法进行了单独评估[24]，以分析每种突变存在时蛋白质的稳定性[25]。蛋白质内的氨基酸替换可能会引起结构变化，从而影响蛋白质的折叠，包括非共价键（如疏水作用和范德华力）的保持或破坏。
讨论
本研究基于三个主要标准选择了七种非同义突变：位于外显子区域内的位置、与NTCP受体活性位的接近程度以及全球范围内的普遍性。进一步研究了这些突变对NTCP受体整体结构稳定性及其与HBV相互作用的影响。研究假设是，影响NTCP蛋白结构稳定性的突变也可能损害其与HBV的相互作用。
结论
本研究旨在评估NTCP突变对其与HBV PreS1结构域相互作用的影响。通过结合分子对接和分子动力学模拟，我们评估了七种选定NTCP变异对NTCP-PreS1复合物稳定性和结合行为的影响。在研究的NTCP变异中，V160M和S267F突变的影响最为显著，显著降低了HBV的结合能力，表明它们可能在自然抗感染中起作用。I88T和R84W突变则表现出中等程度的不稳定作用。
资金声明
本研究未获得公共部门、商业部门或非营利组织的任何特定资助。
作者声明
Amina Kardoudi：研究的设计与构思、数据收集与分析、文章撰写。
Salaheddine Redouane（博士）：研究的设计与构思、数据收集与分析、稿件起草与审阅。
Salma Madihi（博士）：研究的设计与构思、数据收集、稿件起草与审阅。
Thomas Jackson：研究的设计与构思、稿件起草与审阅。
CRediT作者贡献声明
Salma Madihi：撰写——初稿撰写、验证、方法学研究、概念构建。
Thomas Jackson：撰写——审阅与编辑、验证、方法学研究、概念构建。
Abdelouaheb Benani：撰写——审阅与编辑、验证、监督、方法学研究、概念构建。Amina Kardoudi：撰写——初稿撰写、软件使用、方法学研究、数据分析、概念构建。Salaheddine Redouane：软件使用、方法学研究、数据分析。利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢基因组学和人类遗传学实验室团队的协助。
