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病毒基因组相关核体新生组装:m6A修饰因子驱动HCMV RNA积累的新机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月25日 来源:Cell Reports 7.5
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本研究针对人巨细胞病毒(HCMV)感染后宿主m6A修饰因子的空间重组机制展开探索。研究人员发现HCMV诱导YTHDC1和WTAP等因子组装成独特的DIVA核体(DNA-associated, IE, virus-activated nuclear bodies),这些结构依赖METTL3甲基化活性和YTHDC1的m6A识别功能,通过促进病毒RNA积累显著增强HCMV复制。该发现揭示了病毒劫持宿主表观转录组调控的新范式,为抗病毒靶点开发提供新思路。
在病毒与宿主的永恒博弈中,人巨细胞病毒(HCMV)展现出惊人的免疫逃逸能力,其感染后能持续改变宿主细胞的基因表达程序。近年研究发现,RNA的N6-甲基腺苷(m6A)修饰作为关键的表观转录调控机制,在应激反应中发挥重要作用。然而,这种修饰系统如何在空间上响应病毒感染,特别是DNA病毒如何重组宿主m6A机器以促进自身复制,仍是未解之谜。
纽约大学医学院的研究团队在《Cell Reports》发表突破性研究,首次揭示HCMV感染会诱导宿主m6A甲基转移酶复合体(含WTAP等亚基)与核m6A阅读蛋白YTHDC1共同组装成新型核体结构——DIVA核体。这些动态的无膜细胞器紧密环绕病毒基因组,成为病毒RNA合成的"分子工厂",其完整性依赖RNA聚合酶II(RNAPII)转录、METTL3催化活性和YTHDC1的m6A识别能力。通过多学科技术手段,研究者证明DIVA核体的形成是HCMV劫持宿主转录机器、促进病毒基因表达的关键环节。
研究采用EdC/EdA标记病毒基因组结合点击化学、单分子RNA荧光原位杂交(smFISH)、高分辨率共聚焦成像等核心技术,结合siRNA敲降和小分子抑制剂干预,系统解析了DIVA核体的动态特征。临床株TB40/E和实验室株AD169-GFP的使用确保了发现的普适性,而原代人真皮成纤维细胞(NHDFs)和ARPE-19上皮细胞的双模型验证增强了结论的可靠性。
HCMV感染诱导YTHDC1和WTAP核体重组
研究发现,感染后6小时即可观察到YTHDC1和WTAP从弥散核分布转变为显著核体结构,且90%的WTAP核体与YTHDC1共定位。这些结构不同于已知的核斑、PML小体或核仁,而是与病毒复制区(vRCs)部分重叠但独立于病毒DNA合成。
DIVA核体组装依赖转录活性
α-amanitin(RNAPII特异性抑制剂)处理可完全阻断核体形成,而蛋白合成抑制剂环己酰亚胺不影响其组装,说明这是直接由病毒基因组转录驱动的过程。染色质免疫沉淀显示RNAPII Ser5磷酸化(S5P)标记的转录延伸复合体富集于核体周边。
病毒基因组与RNA的共定位
通过EdC/EdA标记和smFISH技术,研究者证实90%的输入病毒基因组与DIVA核体相邻,且病毒立即早期(IE)转录本(如IE1/2前体和RNA5.0 lncRNA)特异性地富集其中,而宿主GAPDH mRNA则无此分布特征。
m6A调控机制的核心作用
METTL3抑制剂STM2457使核体内YTHDC1信号降低50%,而YTH结构域突变体(W377A/W428A)的核体定位显著受损。小分子C11干扰m6A识别后,大尺寸WTAP核体数量锐减,证明m6A依赖的相分离驱动核体形成。
功能缺失影响病毒生命周期
YTHDC1或WTAP敲降使关键早期基因(如UL54 DNA聚合酶)转录本减少2倍,病毒DNA复制效率降至PAA处理水平,最终导致感染性病毒产量下降20倍。有趣的是,YTHDC1缺失加速病毒RNA衰减,而WTAP缺失反延缓该过程,提示二者通过不同机制调控RNA稳定性。
这项研究首次描绘了DNA病毒通过空间重组宿主m6A调控网络的新机制。DIVA核体作为"病毒转录中心"的发现,不仅解释了HCMV高效转录的结构基础,更揭示了m6A修饰因子通过相分离形成功能隔室的生理意义。从转化医学视角看,靶向METTL3-YTHDC1轴可能成为抗HCMV治疗的新策略,而DIVA核体作为"病毒制造工厂"的特异性,使其成为理想的靶向干预靶点。该研究也为理解其他DNA病毒(如EBV、HSV)的复制机制提供了范式参考,同时为细胞应激响应中RNA代谢区室化的研究开辟了新方向。
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