《Current Opinion in Chemical Biology》：Non-canonical nucleic acid structures in viruses: Regulatory modules and emerging antiviral targets
编辑推荐：
除初级序列外，病毒基因组还包含由DNA与RNA折叠形成动态非经典核酸结构所编码的结构信息，主要包括G-四链体（G-quadruplexes，G4s）、i-Motif（iMs）、R-loop、G4相关R-loop以及左型Z构象（Z-RNA）。其中G4s在病毒中被
除初级序列外，病毒基因组还包含由DNA与RNA折叠形成动态非经典核酸结构所编码的结构信息，主要包括G-四链体（G-quadruplexes，G4s）、i-Motif（iMs）、R-loop、G4相关R-loop以及左型Z构象（Z-RNA）。其中G4s在病毒中被研究最为广泛，已被报道可调控转录、复制、翻译、潜伏感染与免疫逃逸。然而此类结构的功能解释具有高度情境依赖性：相似拓扑在不同基因组位置、折叠动态、蛋白互作因子及病毒感染阶段中，既可促进也可抑制感染。研究人员讨论了病毒非经典核酸结构的最新进展，强调支撑其形成与功能的证据层级，并评估基于结构靶向配体的新兴抗病毒策略，同时指出选择性、靶标占用（target engagement）及感染细胞内药理验证等尚未解决的挑战。
病毒基因组作为结构调控景观
病毒基因组是紧凑且信息密度高的系统，其调控潜能不仅由初级序列编码，也由核酸结构承载。除经典双链螺旋与经典RNA二级结构外，病毒DNA与RNA可形成G-四链体（G-quadruplex，G4，由鸟嘌呤四分体堆叠形成的四链结构）、i-Motif（iM，C富集序列形成的半质子化C-C+配对结构）、R-loop（由RNA-DNA杂交体与被置换单链DNA组成的三链结构）以及左型Z构象（Z-RNA）。这些结构分布于病毒启动子、复制起点、编码区、非翻译区与游离体维持元件，可能影响转录、复制、翻译、潜伏、免疫识别及宿主—病原体互作。研究人员提出按证据层级区分：仅预测 motif、体外验证结构、细胞或感染背景中检出结构，以及功能关联病毒表型。
G4s作为依赖情境的结构—蛋白调控因子
G4s由堆叠鸟嘌呤四分体经Hoogsteen氢键与单价阳离子稳定。在病毒中，G4可阻碍聚合酶与核糖体，也可作为蛋白招募平台，其促病毒或抗病毒效应取决于基因组语境。
病毒DNA G4s
病毒DNA G4s是调控转录与复制的动态开关。人巨细胞病毒（HCMV）UL146启动子G4通过即时早期蛋白IE2促进转录与复制，裂解复制起点G4作为复制因子支架；EBV裂解复制起点存在类似基序。HBV中cccDNA G4被宿主hnRNPA2B1识别而限制复制；HSV-1裂解感染中ATRX通过解旋启动子G4促进IE基因转录；伪狂犬病毒（PRV）中DHX36解旋DNA G4则抑制复制，体现限制机制。
病毒RNA G4s
病毒RNA G4s跨越生命周期多阶段。猴痘病毒（MPXV）A5L转录本G4稳定可增强转录；黄热病毒NS5 G4关联复制与整合应激反应。HEV基因组RNA两个G4抑制下游表达与RNA合成；DENV NS3 G4稳定选择性抑制核糖体翻译；EBV EBNA1转录本RNA G4结合EBNA1本身，降低抗原产生并参与免疫逃逸。宿主核仁素（nucleolin）通过RNA G4互作抑制轮状病毒；克里米亚—刚果出血热病毒（CCHFV）中DDX60解旋中片段mRNA G4提升病毒基因表达，而MPXV中DHX36解旋G4抑制复制，ZIKV中DDX17重塑保守G4调节感染进程。综上，病毒G4无统一促/抗角色，效果取决于折叠是否阻碍聚合酶或核糖体、是否形成蛋白平台、是否限制抗原表达。
病毒G4s在宿主—病原体界面的警示与挑战
病毒G4是动态结构—蛋白界面，而非自主调控元件。其生物效应依赖折叠稳定性、可及性、竞争构象及感染各阶段可用蛋白。多数案例仅有功能扰动证据，缺少感染中直接结构检测与选择性靶标占用证明。因此G4稳定可能抑制或增强感染，取决于该结构扮演障碍、支架或蛋白调控开关。
保守病毒G4作为药物靶点：前景与选择性挑战
G富集基序的保守性仅用于优先排序，不等于折叠或功能证实。不同病毒家族G4分布差异显著：丁肝病毒（HDV）非编码区预测G4富集；β-冠状病毒整体 depleted 但在S、N基因富集；部分SARS-CoV-2 RNA G4由非经典四分体或与发夹竞争形成。黄病毒保守NS5 G4可药理稳定抑制复制，WNV NS5 G4结构解析助益配体设计，JEV保守G4稳定降低病毒表达。
近期抗病毒策略有三类：一是配体直接稳定病毒RNA/DNA G4干扰翻译或复制，如IAV、SARS-CoV-2、狂犬病病毒（RABV）、PRV；二是配体偏移G4/发夹折叠平衡，如SARS-CoV-2；三是双靶点，如稳定宿主TMPRSS2启动子G4降低入侵，或同时靶向病毒G4与宿主CXCR4。表中汇总MPXV、HEV、DENV、CCHFV、JEV、IAV、SARS-CoV-2、RABV、PRV、HIV等体系，配体包括PDS、TMPyP4、BRACO19、手性金属超分子配合物等，并给出EC50/IC50与证据层级。核心局限在于：感染细胞存在海量宿主结构化核酸，多数配体识别宽泛结构特征，少有研究证明对病毒结构的特异性占用，仅少数达治疗验证层级。
超越G4：iMs、R-loops与Z-RNA拓展病毒结构谱系
iMs是G4互补链的C富集结构，在HIV-1整合启动子与HSV-1 IE基因中与G4共定位，可能协同调控不同阶段表达，但独立或协调关系仍待研究。R-loops在数千病毒基因组中富集于双链DNA病毒，参与转录、潜伏与游离体维持：HPV早期启动子p97 R-loop由E2招募senataxin解析以防整合；KSHV末端重复R-loop与LANA协作锚定游离体。EBV非编码ebv-sisRNA-3诱导G4相关R-loop，抑制裂解再激活。Z-RNA在病毒感染中积累，被ZBP1识别触发坏死，SARS-CoV-2不同毒株Z-RNA水平差异关联致病性，N基因与ORF1ab来源Z-RNA关联Nsp13与ZBP1互作。
展望
非经典核酸结构提供保守、低突变负荷靶点，但需明确：哪些结构在感染中真实形成、何时形成、是否因果参与表型。选择性是核心瓶颈，配体须区分结构类与特定序列—拓扑个体。应结合感染背景结构检测、细胞内靶标占用证明与补偿突变策略。非G4结构证据较弱，但代表病毒基因组作为动态结构系统的范式转移：从motif发现走向机制与药理验证。
讨论与结论翻译
讨论指出，病毒非经典核酸结构的治疗开发不能仅以抗病毒活性推断靶点；需建立感染细胞内折叠结构直接检测、配体选择性占用证据，以及不破坏序列信息的结构补偿实验。相似结构可因位置、动态、互作蛋白与感染阶段不同而具相反功能，故高分辨结构解析与阶段特异性分析不可或缺。未来应从发现新motif转向验证可成药结构，并审视多类非B结构是否独立或协同调控生命周期。
结论：非经典核酸结构是病毒基因组中动态、情境依赖的调控模块；G4研究最充分，iM、R-loop、G4-R-loop杂交体与Z-RNA正扩展结构图景。将其转化为临床抗病毒靶点，关键在证据层级提升、选择性配体设计与感染内药理验证。
Emanuela Ruggiero | Irene Zanin | Filippo Mattellone | Sara N. Richter
这篇评审解读已完成，接下来可以选择一个方向继续深化：
