甲型流感病毒非经典复制与转录的分子机制及其在感染结局与免疫调控中的新见解

本综述系统阐述了甲型流感病毒（IAV）非经典转录与复制产物的分子生成机制及功能意义，深入探讨了mvRNA、ccRNA、cvRNA、DelVG等非经典RNA在病毒致病机制、先天免疫激活（如RIG-I通路）和病毒演化中的关键作用，为抗病毒策略和疫苗设计提供了重要理论依据。

　　

甲型流感病毒（IAV）是一种可引起轻度至重度呼吸道疾病的RNA病毒，其基因组由8条病毒RNA（vRNA）节段组成。近年研究发现，IAV在复制和转录过程中除产生经典RNA产物外，还会生成多种非经典RNA分子，包括mini病毒RNA（mvRNA）、带帽互补RNA（ccRNA）、带帽病毒RNA（cvRNA）以及缺失型病毒基因组（DelVG）等。这些分子的产生并非完全随机，而是受到病毒RNA聚合酶结构和功能特性的精密调控，并在病毒感染和宿主免疫应答中扮演重要角色。

IAV RNA聚合酶是由PB1、PB2和PA三个亚基组成的异源三聚体，其核心是位于PB1亚基的RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）结构域。该酶通过四个通道（模板进入通道、NTP进入通道、模板退出通道和产物退出通道）协调RNA合成过程。经典转录以“抢帽”机制启动，生成带帽和聚腺苷化的mRNA；而复制则以^{de novo}方式起始，合成全长的互补RNA（cRNA）和新的vRNA。

非经典转录产物ccRNA和cvRNA的生成与经典过程显著不同。ccRNA在病毒RNA聚合酶抄写vRNA模板时发生“读通”现象，越过通常作为poly(A)添加信号的5′端尿苷串（U-tract），从而产生带帽但无poly(A)尾且具有cRNA 3′端的分子。其生成频率可受RNA聚合酶突变（如PB1 T677A）、模板5′U-tract截短或推测的模板环（t-loop）临时结构的促进。cvRNA则以cRNA为模板通过“抢帽”机制转录生成，其5′端带帽但通常无poly(A)尾。这些非经典转录产物，特别是ccRNA，可通过与互补链（如vRNA）杂交形成长双链RNA，从而被RIG-I识别，强烈激活I型干扰素（如IFN-β）反应，启动早期先天免疫。

非经典复制产物种类更多，机制更为复杂。小病毒RNA（svRNA）是长度约21-27核苷酸的负链RNA，仅包含vRNA的5′端序列，由病毒聚合酶在复制cRNA模板时，于3′端A-tract下游特定位置终止合成所致。其功能可能涉及调控病毒复制与转录的平衡。缺失型病毒基因组（DelVG）和微型病毒RNA（mvRNA）均包含vRNA节段5′和3′端的保守启动子序列，但内部存在大段缺失。关键区别在于，DelVG保留了包装信号和可能的开放阅读框，能够被包装进病毒颗粒并传播至邻近细胞，同时可能表达截短或异常的病毒蛋白；而mvRNA通常缺失包装信号和完整ORF，长度较短（≤125 nt），其复制转录不依赖NP蛋白，且不能在细胞间自然传播。复制中的模板转换（template-switching）或拷贝选择（copy-choice）机制被认为是生成这些缺失RNA的主要途径。序列分析表明，该事件多发于合成起始后的前400个核苷酸内，尤其是一个约20 nt的窗口期，且倾向于发生在A/U富集区。其分子步骤可能包括：病毒聚合酶在早期延伸过程中因NP招募不足而暂停；发生回溯（backtracking）导致产物-模板双链 destabilize；随后，产物RNA的3′端脱离原模板，与基因组的另一个位点（如5′端的U-tract）通过互补配对进行重对齐并继续合成。病毒RNA聚合酶的结构元件，如引物环（priming loop）、PB1 N端β-ribbon、模板退出通道附近的构象（如受PB2 N9D, M81T等突变影响）以及模板链上的瞬时RNA结构（如t-loop），都被认为参与了这一过程的调控。

这些非经典复制产物对病毒感染结局具有深远影响。DelVG与病毒持久感染、先天免疫激活以及疾病严重程度密切相关。高剂量的DelVG可抑制IAV诱导的细胞凋亡，其作为潜在抗病毒疗法的开发正在探索中。mvRNA和某些结构的DelVG（如含有t-loop者）可直接被RIG-I识别或通过与其转录产生的ccRNA杂交间接激活先天免疫信号。此外，DelVG可能表达隐匿蛋白，干扰正常病毒蛋白功能。

综上所述，IAV非经典RNA的合成是一个受多种因素调控的、并非完全随机的过程。这些分子为病毒提供了一个超越其经典启动子调控能力的、额外的基因表达调控层面，深刻影响着病毒与宿主的相互作用、免疫应答的强弱以及感染的整体结局。未来研究需进一步阐明其精确的分子生成机制、动力学特征和空间分布，并探索将其用于新型治疗策略的潜力。