埃博拉病毒通过支架蛋白EDC4劫持宿主mRNA脱帽复合体的蛋白质邻近筛选研究

本研究利用邻近依赖性生物素化技术筛选埃博拉病毒蛋白与宿主蛋白的相互作用，发现VP35通过结合mRNA脱帽复合体支架蛋白EDC4调控病毒复制。研究人员通过功能验证表明EDC4缺失显著抑制病毒RNA合成，揭示了病毒劫持宿主mRNA代谢机制，为抗病毒治疗提供新靶点。

　　

埃博拉病毒（EBOV）引起的出血热疫情对全球公共卫生构成严重威胁，尽管近年来抗体疗法取得进展，但必须在感染早期给药才有效，因此迫切需要深入了解病毒复制机制以开发新治疗策略。埃博拉病毒作为负链RNA病毒，其复制依赖病毒蛋白与宿主蛋白的复杂相互作用，但以往研究多聚焦单一蛋白互作，未能系统揭示病毒如何利用宿主蛋白复合体。

为全面解析EBOV与宿主的相互作用网络，研究人员采用邻近依赖性生物素化技术（BioID2）对病毒6种结构蛋白（NP、VP35、VP40、VP30、VP24和L蛋白）进行筛选，通过质谱分析和计算生物学方法构建宿主蛋白互作网络。研究发现VP35与mRNA脱帽复合体关键支架蛋白EDC4直接结合，并证实该相互作用对病毒RNA合成至关重要。这项发表于《Nature Communications》的研究首次系统揭示EBOV劫持宿主mRNA处理机制的分子途径。

研究采用的主要技术包括：①邻近依赖性生物素标记（BioID2）技术筛选病毒-宿主蛋白相互作用；②转录复制 competent病毒样颗粒（trVLP） assay验证蛋白功能；③siRNA基因敲降和qPCR分析病毒RNA合成；④免疫共沉淀和超分辨率显微镜验证蛋白互作与定位；⑤RNA荧光原位杂交（RNAFISH）定量病毒RNA。所有实验均在BSL-4实验室安全规范下进行，使用HEK293T、HeLa和VeroE6细胞系。

结果部分：

Proximity-dependent biotinylation screen identifies 441 interactions between host cell and EBOV proteins

研究人员构建N端和C端BioID2标签的EBOV蛋白稳定表达细胞系，经功能验证后筛选出441个高置信度宿主互作蛋白。这些蛋白中包含多个已知的EBOV-宿主相互作用（如NP与PP2A调控亚基、VP24与核转运蛋白等），证实了筛选方法的可靠性。特别值得注意的是，64个宿主蛋白同时被N端和C端标签蛋白识别，表明这些相互作用不依赖病毒蛋白末端结构。

Network analysis and viral protein mapping reveals potential interactions of virus proteins with host protein complexes

通过Prize-Collecting Steiner Forest（PCSF）算法将互作蛋白映射到人类蛋白互作网络，发现335个蛋白形成高度互联的网络。功能聚类分析显示宿主蛋白按功能通路聚集，其中VP35特异性标记的mRNA脱帽复合体组分（DCP1A、DCP1B、DCP2、EDC3和EDC4）形成独立簇，提示VP35可能与完整脱帽复合体相互作用。

EBOV VP35 interacts with the host mRNA decapping complex scaffold protein EDC4

免疫共沉淀实验证实VP35与EDC4直接结合，且这种相互作用在病毒感染细胞中通过超分辨率显微镜和邻近连接 assay（PLA）得到验证。有趣的是，感染过程中EDC4分布发生显著改变：未感染细胞中存在7个以上大型EDC4斑点，而感染细胞中仅存2个，表明病毒 infection改变了EDC4的亚细胞定位。

EDC4 regulates EBOV replication at an early step in viral infection

基因敲降实验显示，EDC4缺失使病毒滴度降低2-3倍，病毒RNA信号减少56-84%。qPCR分析发现EDC4缺失同时影响病毒mRNA（NP和GP）、基因组RNA和反基因组RNA的合成，表明EDC4在病毒RNA合成早期发挥关键作用。

The EDC4 C-terminal domain recruits VP35 and dominantly interferes with viral replication

结构域分析发现VP35结合位点位于EDC4 C端远端结构域（残基1266-1401），该结构域过表达可显著抑制病毒感染。晚期感染细胞中，EDC4与P-body标志物DDX6共定位的斑点消失，表明VP35表达破坏了P-body的正常组织结构。

EBOV replication depends on multiple components of the decapping complex

研究进一步发现DCP2和EDC3敲降同样抑制病毒复制，DCP2缺失使病毒RNA信号减少14倍。免疫荧光显示DCP1A和DCP2斑点存在于VP35阳性包涵体内，提示整个脱帽复合体被招募至病毒复制场所。

研究结论表明，EBOV VP35通过直接结合宿主mRNA脱帽复合体支架蛋白EDC4，劫持该复合体促进病毒复制。这种相互作用导致EDC4重新分布并破坏P-body结构，可能改变宿主细胞mRNA代谢环境以利于病毒复制。该发现不仅揭示了EBOV复制的新机制，更重要的是提出了靶向宿主mRNA处理通路的新型抗病毒策略。相比传统针对病毒蛋白的策略，靶向宿主因子可降低病毒耐药性风险，为开发广谱抗病毒疗法提供理论基础。

研究方法上的创新点在于将邻近标记技术与网络分析算法相结合，成功识别出功能相关的蛋白复合体而非孤立互作蛋白，这为今后病毒-宿主互作研究提供了新范式。值得注意的是，该研究发现的多个病毒-宿主相互作用在之前的亲和纯化质谱研究中未被检测到，证明邻近标记技术在捕获瞬态和微弱相互作用方面的独特优势。