热休克蛋白90(HSP90)分子伴侣活性是甲型肝炎病毒复制的关键因素

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Virology 4.0

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  本研究颠覆了既往认为甲型肝炎病毒(HAV)复制不依赖热休克蛋白90(HSP90)的认知,通过化学抑制剂筛选、CRISPR筛选和蛋白质组学分析,证实HSP90β通过协助衣壳蛋白折叠和基因组复制双重机制促进HAV感染,且在体内模型中HSP90抑制剂17-AAG显著降低病毒载量。该发现为广谱抗病毒策略提供了新靶点。

  

HSP90分子伴侣活性是甲型肝炎病毒复制的关键因素

ABSTRACT
热休克蛋白HSP90作为细胞蛋白稳态的核心调控因子,其ATP依赖的折叠功能对多种病毒蛋白成熟至关重要。尽管既往认为甲型肝炎病毒(HAV)是微小RNA病毒科中唯一不依赖HSP90的例外,本研究通过多维度实验证实:HAV在人类肝细胞系(IC50
8.7-11.8 nM)和Ifnar1-/-
小鼠模型中均高度依赖HSP90β活性。值得注意的是,HSP90抑制剂对HAV亚基因组复制子的强效抑制作用(IC50
29.1 nM)揭示了其区别于其他微小RNA病毒的独特依赖性机制。

INTRODUCTION
热休克蛋白系统(HSP70/HSP90)通过协助客户蛋白折叠、复合体组装和配体结合,在病毒生命周期中发挥关键作用。尽管肠病毒、口蹄疫病毒等微小RNA病毒已被证实需要HSP90介导P1衣壳前体加工,HAV因其极端密码子偏好导致的慢速翻译特性,曾被推测可能通过共翻译折叠绕过该机制。然而,本研究通过化学遗传学筛选发现,HSP90抑制剂格尔德霉素(geldanamycin)在326种化合物库中表现出最强抗HAV活性,提示既往结论存在重大偏差。

RESULTS

HAV复制在肝癌细胞中依赖HSP90分子伴侣活性
化学筛选实验显示,格尔德霉素抑制Huh-7.5细胞中HAV 18f-NLuc报告病毒释放的IC50
低至11.8 nM,远低于细胞毒性浓度(CC50
333 nM)。CRISPR全基因组筛选进一步佐证:靶向HSP90β(HSP90AB1)的sgRNA显著富集,而HSP90α(HSP90AA1)未受影响。蛋白质组学分析发现,胞外准包膜病毒颗粒(eHAV)中HSP90β富集程度是HSP90α的4倍,与肠病毒71型(EV-A71)的HSP90β偏好性一致。

17-AAG在体内的抗病毒活性
在Ifnar1-/-
小鼠模型中,HSP90抑制剂17-AAG(1 mg/天)处理使血清ALT活性降低47%,肝脏病毒RNA减少2.5个对数级。免疫组化显示,肝脏巨噬细胞浸润(IBA1+
细胞)面积缩小63%,证实HSP90抑制可同时阻断病毒复制和炎症损伤。

HAV复制周期中需要HSP90活性的关键步骤
时间梯度实验表明,HSP90抑制剂不影响病毒吸附/内化过程。令人惊讶的是,缺乏衣壳蛋白编码序列的HAV-FLuc亚基因组复制子对格尔德霉素高度敏感(IC50
29.1 nM),而人鼻病毒B14(RV-B14)和帕雷霍病毒A1(PeV-A1)复制子则完全耐药。环状RNA报告系统证实HSP90不参与HAV IRES介导的翻译起始,且3Cpro
蛋白酶活性不受抑制剂影响。

HSP90相互作用蛋白的无标记定量蛋白质组学分析
免疫共沉淀-质谱鉴定出34个HAV衣壳蛋白衍生肽段(覆盖VP0/VP3/VP1pX),但未检测到任何非结构蛋白(P2P3区段)肽段。超分辨率显微镜显示,HSP90信号与dsRNA(复制细胞器标志物)重叠仅1.4%,而与未成熟VP1蛋白共定位达13%,提示其主要参与衣壳前体折叠。值得注意的是,ESCRT相关蛋白HD-PTP与HSP90的共定位在感染细胞中增加1.7倍,暗示HSP90可能协助准包膜病毒颗粒组装。

宿主细胞与HSP90相互作用的蛋白
在691个共沉淀宿主蛋白中,乙酰辅酶A羧化酶1(ACC1)表现最显著富集(P=1.6×10-8
)。该HAV宿主因子是脂肪酸合成的限速酶,但格尔德霉素处理未导致ACC1降解,提示HSP90可能通过变构调节而非稳定性控制其功能。

DISCUSSION
本研究确立了HAV对HSP90β的双重依赖性:既需要其协助衣壳蛋白成熟(类似其他微小RNA病毒),又独特地依赖其支持RNA复制(可能通过ACC1调控)。FRhK4细胞中HSP90抑制剂的低效性(IC50
804 nM)源于细胞类型特异性药物代谢差异,而非病毒特性。这些发现不仅修正了既往认知,更为开发靶向宿主HSP90的广谱抗病毒策略提供了理论依据。

MATERIALS AND METHODS
实验采用Huh-7.5.1、PH5CH8(MAVS/IRF1双敲除)等人源肝细胞系,通过RT-qPCR、纳米荧光素酶报告系统、Airyscan超分辨显微成像(63×油镜,Z轴分辨率180 nm)等技术完成验证。蛋白质组学数据经MaxQuant(v1.6.10.43)处理,采用双样本t检验(P<0.05)确定差异蛋白。

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