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登革病毒（DENV）的 RNA 复制过程涉及复杂的核酸重排。为探究相关机制，研究人员以登革病毒 2 型衣壳蛋白（Denv2C）为对象，研究其对 5’上游 AUG 区域（5UAR）的退火和链置换作用。结果发现 Denv2C 有序区域的灵活性至关重要，这为理解病毒复制机制提供了新视角。
在病毒的微观世界里，登革病毒（DENV）的 RNA 复制就像一场精密而复杂的 “分子舞蹈”。RNA 病毒依靠保守的 RNA 结构来调控基因组复制，登革病毒也不例外。它依赖如 5’上游 AUG 区域（5UAR）、5′环化序列（5CS）等保守的顺式作用 RNA 元件来控制关键的复制步骤。在这个过程中，5UAR 元件起着特殊的作用，它在负链合成时需要与互补的（-）RNA 序列退火，而在基因组环化时又要发生链置换。然而，虽然之前的研究表明登革病毒 2 型衣壳蛋白（Denv2C）可以通过其伴侣功能调节 5UAR 的退火和熔解，促进基因组重排，但 Denv2C 辅助 5UAR 链置换的具体机制却一直是个谜。同时，对于 RNA 伴侣的结构和动态特征如何影响不同的 RNA 重排，科学界也存在诸多疑问。为了解开这些谜团，来自新加坡国立大学、新加坡科技研究局生物信息学研究所等机构的研究人员开展了深入研究。
这项研究成果发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》杂志上。研究发现，Denv2C 通过其有序区域的灵活性来调节核酸的熔解、折叠、退火和链置换。当对 Denv2C 进行 S34C 突变，使其有序区域变得刚性后，Denv2C 就只能发挥 RNA 退火的功能，无法再促进链置换。这一发现揭示了 Denv2C 的无序区域在 RNA 退火过程中充当 “大分子抗衡离子” 的角色，而灵活的有序区域对于有效的链置换至关重要。这不仅让我们对登革病毒的复制机制有了更深入的理解，也为开发针对新兴病原体的靶向抗病毒策略奠定了基础。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下几种关键技术：一是单分子荧光共振能量转移（smFRET）技术，通过标记特定的荧光基团，实时监测 5UAR 与 c5UAR 之间的退火和链置换动力学过程；二是分子动力学（MD）模拟，对 Denv2C 蛋白、RNA 及其复合物进行建模，从原子层面探究它们之间的相互作用和结构变化；三是定点突变技术，对 Denv2C 蛋白中的特定氨基酸进行突变，研究突变对其功能的影响 。
研究结果具体如下：
- S34C 突变改变 Denv2C 功能：研究人员通过监测 Cy3 标记的 5UAR 与 Atto 647N 标记的 c5UAR 的退火动力学，以及 Cy3 标记的 5UAR 从预形成的双链中链置换的过程，发现 S34C 突变显著减缓了 5UAR/c5UAR 的退火速度，并且使 Denv2CS34C无法启动链置换，表明该突变使 Denv2C 从 RNA 伴侣转变为 RNA 退火剂。
- ST - 148 对 Denv2C 功能的影响：ST - 148 是一种登革病毒衣壳抑制剂，研究发现它不影响 Denv2C 促进的退火和链置换动力学。但 ST - 148 与 Denv2CS34C的复合物能显著加速 5UAR/c5UAR 的退火，且该复合物同样没有链置换活性，进一步证实 Denv2CS34C更像 RNA 退火剂。
- Denv2C 与 5UAR 的相互作用：通过将 5UAR 发夹结构中的腺嘌呤核苷替换为 2 - 氨基嘌呤（2Ap），结合 MD 模拟，研究发现 Denv2C 与 5UAR 的下茎区域相互作用，导致该区域氢键碱基对的不稳定和解开，促进核酸退火。
- Denv2C 对核酸折叠的影响：利用单分子 FRET 分析，研究人员发现 Denv2C 和 Denv2CS34C都能稳定 RNA 和 DNA 发夹的折叠构象，但 Denv2CS34C促进发夹折叠的速率比 Denv2C 明显降低，表明有序区域的结构灵活性影响蛋白辅助的折叠速率。
- S34C 突变对 Denv2C 结构的影响：MD 模拟显示，S34C 突变降低了 α1 - 螺旋的运动，使 Denv2CS34C的有序区域更加刚性，进而影响其整体的伴侣活性。
研究结论和讨论部分指出，Denv2C 促进的退火和链置换过程通过 5UAR 的一种活性构象（5UAR’）进行，有序区域的灵活性与无序区域协同作用，对 Denv2C 执行复杂的链置换反应至关重要。当 Denv2C 有序区域失去灵活性时，其行为更像退火剂。该研究提出了多聚体 RNA 伴侣的作用机制，即无序区域作为大分子抗衡离子，灵活的有序区域为 RNA 构象转变提供特异性。这一研究成果拓展了我们对登革病毒基因组重排、复制以及逃避抗病毒反应的分子策略的理解，为未来抗病毒药物的研发提供了重要的理论依据 。
