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新冠病毒（SARS-CoV-2）的 Nsp1 蛋白如何影响宿主 DNA 复制？本研究发现 Nsp1 与 DNA 聚合酶 α（Polα）结合，通过竞争取代复制蛋白 A（RPA）的翼状螺旋 - 转角 - 螺旋结构域（wHTH），显著抑制 Polα 跨越 DNA 发夹结构的合成能力，IC50低至 1 μM，为解析病毒抑制宿主复制及炎症反应机制提供关键线索。
新冠病毒（SARS-CoV-2）引发的 COVID-19 大流行对全球公共卫生和经济造成了毁灭性打击。病毒通过多种机制干扰宿主免疫反应和细胞功能，其中非结构蛋白 1（Nsp1）作为主要毒力因子，此前已知其通过抑制 Ⅰ 型干扰素（IFN-1）信号通路、阻断宿主 mRNA 核输出及翻译起始等方式削弱宿主防御。然而，Nsp1 是否直接干预宿主 DNA 复制过程，尤其是在涉及复杂 DNA 结构（如发夹结构）的复制叉处如何发挥作用，仍是尚未完全阐明的关键科学问题。
为解答这一疑问，美国内布拉斯加大学医学中心（University of Nebraska Medical Center）的研究团队聚焦于病毒与宿主 DNA 复制机器的相互作用，重点探究 Nsp1 与人类引发体（primosome，由 DNA 引物酶和 Polα 组成的四亚基复合物）的分子互作机制。该研究成果发表于《Scientific Reports》，为揭示新冠病毒干扰宿主基因组稳定性的新路径提供了重要依据。
研究采用的关键技术方法包括：
- 冷冻电镜（cryo-EM）：解析 Nsp1 与引发体复合物、RPA/PolαCD/DNA 复合物的三维结构，定位结合位点重叠区域。
- 生物化学抑制实验：通过体外 DNA 合成反应，检测 Nsp1 和 wHTH 结构域对 Polα 跨越 9 bp 发夹结构的抑制效率，计算 IC50值。
- 定点突变技术：构建 Nsp1 V28D 突变体，验证其与 Polα 结合能力及对发夹绕过的恢复作用。
结果与讨论
1. Nsp1 与 RPA 的 wHTH 结构域在 Polα 上存在结合位点重叠
冷冻电镜结构叠加显示，Nsp1 与 RPA 的 wHTH 结构域均结合于 Polα 的外切酶结构域（残基 612-661 区域），二者在 Polα 表面的结合区域高度重叠（图 1）。进一步分析相互作用界面发现，Nsp1 与 Polα 形成 8 个潜在氢键及 6 个疏水接触，而 wHTH 结构域仅形成 5 个氢键和 3 个疏水作用，表明 Nsp1 与 Polα 的结合更为稳定（图 2）。
2. Nsp1 显著抑制 Polα 跨越 DNA 发夹结构的合成能力
体外 DNA 合成实验显示，在 RPA 存在条件下，Polα 催化结构域（PolαCD）可有效绕过 9 bp 发夹结构；但加入 Nsp1 后，发夹处的 DNA 合成显著受阻，而 Nsp1 V28D 突变体因无法稳定结合 Polα，其抑制作用几乎完全消失。相比之下，wHTH 结构域虽也能抑制发夹绕过，但其 IC50值（8.14 μM）显著高于 Nsp1（1.03 μM），证实 Nsp1 通过高亲和力结合 Polα，竞争性排斥 RPA 的协同作用，导致引发体在发夹结构处停滞。
3. Nsp1 的核定位潜能及其对端粒复制的影响
尽管 Nsp1 主要定位于细胞质，但其在感染后期可少量进入细胞核。研究推测，Nsp1 可能通过结合核内 Polα，干扰 CST / 引发体复合物对端粒 C 链的合成，因其与 CST 蛋白的 wHTH2 结构域共享 Polα 结合位点。这一机制可能加剧宿主基因组不稳定性，进而通过 cGAS-STING 通路激活炎症反应，解释 COVID-19 患者中常见的细胞因子风暴现象。
4. 与人类遗传疾病及病毒致病机制的关联
人类引发体催化亚基缺陷可导致 X 连锁网状色素异常症（XLPRD），表现为 IFN-1 信号过度激活和反复肺部感染。本研究发现，Nsp1 抑制 Polα 功能可能模拟了类似的复制压力，通过诱导细胞质 DNA 损伤信号，激活固有免疫通路，这与重症 COVID-19 患者的炎症表型高度吻合。此外，Nsp1 对 T/B 淋巴细胞 DNA 复制的潜在抑制，可能进一步削弱适应性免疫应答，为病毒免疫逃逸提供新解释。
结论与意义
本研究首次揭示 SARS-CoV-2 的 Nsp1 蛋白通过直接结合 Polα，竞争性干扰 RPA 的协同作用，特异性抑制宿主 DNA 复制机器跨越发夹结构的能力。这一机制不仅解释了病毒如何干扰宿主基因组稳定性，还为 COVID-19 患者中常见的炎症失调和免疫抑制提供了分子基础。研究结果拓展了对冠状病毒 - 宿主互作的理解，并提示 Polα-Nsp1 相互作用界面可能成为抗新冠病毒药物开发的新靶点。未来针对该通路的干预策略，有望在抑制病毒复制的同时，减轻过度炎症反应，为治疗设计提供双重价值。
