流行性腮腺炎病毒SH蛋白作为可药物靶点的五聚体病毒孔道及其氯离子通道功能研究

为解决病毒蛋白靶向治疗的需求，研究人员针对流行性腮腺炎病毒（MuV）的小疏水蛋白（SH）开展结构功能研究，通过生物物理学和电生理学技术揭示其五聚体孔道结构及氯离子（Cl? ）通道特性，证实其可被小分子抑制剂BIT225靶向抑制。该研究为抗MuV药物设计提供了新靶点，发表于《科学进展》。

　　

流行性腮腺炎（Mumps）是一种由流行性腮腺炎病毒（MuV）引起的急性呼吸道传染病，尽管已有疫苗，但近年来在接种人群中仍暴发疫情，亟需开发新型抗病毒疗法。MuV的小疏水蛋白（Small Hydrophobic protein, SH）在病毒生命周期中的作用长期未明，但其与人类呼吸道合胞病毒（hRSV）SH蛋白的相似性暗示其可能具有病毒孔道（viroporin）功能。病毒孔道是一类病毒编码的寡聚化膜蛋白，通过形成跨膜孔道调节离子和小分子转运，影响病毒复制和免疫逃逸。然而，MuV SH的结构与功能机制尚未阐明，限制了其作为药物靶点的开发。

为填补这一空白，研究人员通过多学科方法揭示了SH的五聚体结构和离子通道功能。研究首先通过SDS-PAGE和天然质谱（Native MS）证实SH在脂质环境中形成稳定的五聚体。圆二色谱（CD）和核磁共振（NMR）显示其跨膜区（TMD）为α-螺旋，而胞内C端呈延伸构象，对五聚体稳定性至关重要。通过HADDOCK建模和分子动力学（MD）模拟，构建了SH_7–34
的跨膜五聚体孔道模型，发现极性残基Tyr¹⁹
和Thr²³
朝向孔道内腔，可能参与离子传导。

电生理实验在非洲爪蟾（Xenopus laevis）卵母细胞中证实SH具有Cl^?
通道活性，且该功能依赖完整的五聚体结构和C端。截短实验显示，缺失C端的SH_1–34
丧失五聚体稳定性，而跨膜区关键残基（如Leu²⁴
和Trp²⁷
）突变（SH_LW
）或Tyr¹⁹
突变（SH_Y
）均显著降低通道活性。此外，SH的Cl^?
电流可被HIV-1 Vpu抑制剂BIT225浓度依赖性抑制，NMR化学位移扰动证实两者存在相互作用。

研究结论指出，MuV SH是一种新型五聚体病毒孔道，其独特的C端延伸构象和跨膜极性残基共同调控Cl^?
传导。这一发现不仅拓展了对副黏病毒科蛋白功能多样性的认知，还为抗MuV药物设计提供了结构基础。BIT225的抑制作用提示SH可作为“可药物化”靶点，未来可通过高通量筛选优化靶向该孔道的抑制剂。

主要技术方法包括：1. 重组蛋白表达与纯化（SH_FL
及截短体）；2. 生物物理表征（SDS-PAGE、Native MS、CD、NMR）；3. 计算建模（HADDOCK多体对接、AlphaFold2/3预测、MD模拟）；4. 非洲爪蟾卵母细胞异源表达与双电极电压钳（TEVC）电生理；5. 小分子抑制剂（BIT225）合成与活性验证。

研究结果分六部分呈现：

1. SH形成寡聚体：SDS-PAGE和Native MS证实SH在脂质中主要呈五聚体状态（~34 kDa），C端缺失导致四聚化。
2. SH_FL
   的螺旋结构：CD显示SH在膜模拟环境中α-螺旋占比43%，而NMR仅在66% TFE中获全序列赋值，提示天然构象依赖膜环境。
3. 胞外区结构特性：N端（SH_2–12
   ）无序，C端（SH_39–57
   ）呈延伸构象且靠近膜界面，与AlphaFold3预测的螺旋构象矛盾。
4. 孔道模型与关键残基：HADDOCK模型显示五聚体孔道最窄处由Phe¹²
   和Tyr¹⁹
   构成，疏水界面由Leu¹⁵
   /Ile¹⁶
   等稳定。
5. SH的Cl^?
   通道功能：TEVC显示SH介导Cl^?
   电流，且受Ca²⁺
   负调控；Y19A或跨膜区突变（SH_LW
   ）显著降低电导。
6. 药物靶向潜力：BIT225抑制SH电流（IC₅₀
   ~10 μM），证实其可药物性。

讨论部分强调，SH是首个被证实以五聚体形式发挥Cl^?
通道功能的副黏病毒蛋白，其C端稳定作用不同于典型病毒孔道（如流感病毒M2）。研究还提出Ca²⁺
可能通过结合C端酸性残基（如Asp⁵⁴
）或脂质头基调控通道活性。与SARS-CoV-2 E蛋白相比，SH缺乏β-片层状胞外结构，但其延伸的C端可能通过膜表面熵效应稳定五聚体。该成果为针对MuV及其他副黏病毒的新型抗病毒策略奠定基础。