丙型肝炎病毒核心蛋白纯化及其碱性/疏水性氨基酸簇功能的结构解析与分子机制研究

本研究针对HCV核心蛋白（core protein）结构域功能不明的科学问题，通过非变性纯化技术结合小角X射线散射（SAXS）、凝胶过滤及共聚焦显微术，首次解析了全长核心蛋白的双域结构：N端碱性域（D1）介导病毒基因组结合及核仁蛋白B23互作，C端疏水域（D2）参与膜结合。该成果为HCV复制机制及致病机理研究提供了关键结构基础。

　　

丙型肝炎病毒（HCV）是全球肝病的主要致病元凶，每年导致数百万人发展为肝硬化或肝细胞癌。尽管其核心蛋白作为病毒衣壳的主要组分，在病毒组装和宿主互作中发挥核心作用，但长期以来，科学家们对其三维结构及功能域精确分工的认识仍存在巨大空白。传统研究方法受限于蛋白溶解性问题，难以获取全长核心蛋白的天然构象数据，这严重阻碍了靶向药物设计。

为解决这一难题，大阪大学病毒感染研究所联合Rigaku株式会社的研究团队在《Virology》发表突破性成果。研究通过创新性非变性纯化技术，首次获得可溶性全长HCV核心蛋白，并运用多学科技术揭示了其分子工作机制。

关键技术包括：小角X射线散射（SAXS）解析溶液状态蛋白结构、定点突变结合凝胶过滤色谱分析功能域特性、共聚焦显微术观察亚细胞定位、以及pull-down实验验证蛋白互作。人类胚胎肾细胞（HEK293T）和肝癌细胞（Huh7）作为模型系统，所有实验均设置严格对照。

【Structural features of HCV core revealed by SAXS analysis】
SAXS数据结合AlphaFold3预测显示，核心蛋白呈现明显双域结构：N端D1区（1-117aa）为无序结构，而C端D2区（118-164aa）形成夹角53.52°的双α螺旋。该构象与NMR片段研究吻合，但首次在全长蛋白中证实。

【Cell culture and transfection】
突变体实验表明，D1区碱性氨基酸簇突变体（如R→A）丧失RNA结合能力，而D2区疏水突变体（如L→A）导致脂膜结合缺陷。共聚焦显微显示野生型蛋白定位于核仁和脂滴，突变体则出现异常分布。

【DISCUSSION】
研究首次阐明D1区通过精氨酸残基与病毒RNA及宿主核仁蛋白B23特异性结合，解释了核心蛋白调控病毒转录的机制；D2区疏水基序直接介导与肝细胞脂滴的互作，这为HCV利用宿主脂代谢通路提供了结构证据。

【CONCLUSION】
该研究不仅填补了HCV核心蛋白结构生物学的空白，更揭示了其功能域分工的分子逻辑：D1区作为"基因组锚定模块"，D2区充当"膜对接平台"。这种双功能协同机制为开发新型抗病毒药物提供了精确靶点，例如可设计小分子阻断D1-RNA互作或干扰D2膜定位。研究采用的非变性纯化策略也为其他难溶性病毒蛋白研究提供了技术范本。

特别值得注意的是，部分作者来自企业机构（Rigaku株式会社），其开发的SAXS技术在本研究中起到关键作用，体现了产学研合作在生命科学研究中的价值。日本科学技术振兴机构（JST）和武田医学研究基金等多项资助支持了该跨学科研究。