从进化视角解析人类甲型肝炎病毒生物周期中的肝细胞运输网络及其释放机制

本研究揭示了甲型肝炎病毒(HAV)通过两种不同途径(ESCRT介导和syndecan-syntenin-ALIX通路)实现准包膜化(eHAV)释放的分子机制。研究人员发现VP2蛋白S134G突变通过促进与ALIX V结构域相互作用，显著增强病毒基底外侧释放效率，并鉴定RAB35在此过程中的关键作用。该研究不仅阐明了HAV在极化肝细胞中的定向释放机制，还从进化角度解释了人类HAV与其他哺乳动物肝病毒在释放策略上的差异，为理解HAV致病机制提供了新视角。

　　

甲型肝炎病毒(HAV)感染一直是全球性的公共卫生问题，这种独特的病原体以"双重身份"存在于自然界：既能以裸露病毒颗粒形式通过粪口途径传播，又能伪装成准包膜病毒(eHAV)在血液中潜行。尽管已知HAV通过劫持宿主外泌体生物发生途径实现免疫逃逸，但病毒如何在极化肝细胞中完成复杂的运输和释放过程，以及不同HAV毒株间是否存在释放策略的差异，这些关键问题长期困扰着研究者。更引人深思的是，从进化角度看，为何人类HAV与其他哺乳动物感染的肝病毒在关键蛋白位点上存在显著差异？这些谜团亟待破解。

为解决这些问题，中国科学院微生物研究所等机构的研究团队在《Communications Biology》发表了创新性研究成果。研究人员采用两种具有不同复制能力的HAV毒株(HM-175 L0株及其快速复制变体HP株)，通过基因表达分析、共聚焦显微镜、基因沉默和病毒纯化等多种技术手段，系统研究了HAV准包膜化的分子机制和释放途径。主要技术方法包括：在Huh7-A-I肝细胞系中进行病毒复制和基因表达谱分析；使用免疫共沉淀和共聚焦显微镜技术分析病毒蛋白与宿主因子的相互作用；通过基因沉默技术靶向ALIX、HD-PTP、syntenin-1和RAB GTP酶等关键因子；在极化肝细胞模型中研究病毒的定向释放特性；对132种肝病毒VP2蛋白序列进行进化分析。

【基因在Huh7-A-I细胞中的表达模式】
研究发现Huh7-A-I细胞中参与外泌体生物发生的基因呈现特征性表达谱：syntenin-1 mRNA水平最高，其次是ALIX、TSG101、HD-PTP和syndecan 1。在RAB GTP酶中，RAB11A表达最显著，这与其在肝细胞极化中的已知功能相符，而RAB35也保持较高表达水平。HAV感染后，ALIX基因表达出现特异性上调，尤其在HP株感染时更为显著，提示ALIX在病毒生命周期中的重要作用。

【ALIX与HAV衣壳的相互作用】
共聚焦显微镜分析揭示HP株衣壳与ALIX的共定位显著强于L0株(M1系数55.31% vs 28.50%)。结构分析发现HP株特有的VP2 S134G突变距离第一个"late domain"(144YPHGLL149)仅4.5?，而Gly残基的柔韧性可能促进该区域与ALIX V结构域的结合。ALIX基因沉默导致L0株释放效率显著降低，但对HP株影响较小，表明后者可能通过上调ALIX表达补偿沉默效应。

【syntenin-1和HD-PTP在eHAV生物发生中的作用】
定量分析显示HP株衣壳与syntenin-1的共定位比例(19%)显著高于L0株(13%)，而与HD-PTP的共定位比例相当(约6-7%)。基因沉默实验表明L0株释放更依赖HD-PTP(ESCRT通路)，而HP株在syntenin-1沉默后会增加对HD-PTP的利用，显示两种毒株对外泌体生物发生途径的选择偏好存在差异。

【RAB GTP酶在eHAV分泌中的作用】
RAB35沉默对病毒释放的影响最为显著，使L0和HP株的释放效率分别降低1.75倍和3.5倍。在极化肝细胞中，RAB35与基底外侧膜的共定位比例显著高于顶膜，这与HP株在基底外侧释放效率更高的表型相符。双沉默实验提示RAB7A和RAB11A在L0株释放中可能发挥补偿作用。

【极化肝细胞中的定向释放】
在14天DMSO诱导的极化Huh7-A-I细胞中，HP株通过顶膜和基底外侧膜的释放效率相当，而L0株显著偏向顶膜释放(约70% vs 30%)。这种差异可能与HP株更有效地利用RAB35介导的基底外侧运输途径有关。

【VP2 S134G替换的进化保守性】
对132种肝病毒VP2序列的分析揭示了一个有趣模式：感染人类和黑猩猩的肝病毒在134位多为Ser，而感染猴子、啮齿类等小哺乳动物的肝病毒则保守为Gly。研究者推测这种差异可能与灵长类更强的抗病毒免疫应答有关，基底外侧释放效率降低可能是人类HAV逃避免疫监视的策略。

这项研究系统阐明了HAV利用宿主细胞运输网络完成生命周期的精细机制，特别是揭示了不同毒株通过变异调控与ALIX相互作用，从而选择不同外泌体生物发生途径的分子基础。研究发现VP2蛋白S134G突变通过增强与ALIX的结合，促进病毒倾向于使用syndecan-syntenin-ALIX通路和RAB35介导的基底外侧释放，这一发现为理解HAV的进化适应提供了新视角。从转化医学角度看，该研究不仅深化了对HAV致病机制的认识，还为开发靶向病毒释放环节的新型抗病毒策略提供了理论依据。特别值得注意的是，人类HAV在VP2 134位保留Ser的进化选择，暗示了病毒与宿主免疫系统的长期博弈，这一发现为研究病毒-宿主共进化提供了有趣模型。