寨卡病毒基因組RNA結(jié)構(gòu)與感染性的關(guān)系

        2018年11月21日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張強(qiáng)鋒課題組、藥學(xué)院譚旭課題組在《細(xì)胞宿主與微生物》（Cell Host & Mircobe）期刊在線發(fā)表題為《寨卡病毒基因組RNA結(jié)構(gòu)的綜合分析揭示了病毒感染性的關(guān)鍵決定因素》（Integrative Analysis of Zika Virus Genome RNA Structure Reveals Critical Determinants of Viral Infectivity）的研究論文。
 

    該論文對(duì)寨卡病毒的RNA基因組在二級(jí)結(jié)構(gòu)層次進(jìn)行了綜合分析和建模，并在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)且驗(yàn)證了一個(gè)只在流行株系中特異性存在的長(zhǎng)程RNA-RNA相互作用，研究表明該相互作用可能促進(jìn)寨卡病毒流行株系的細(xì)胞感染功能。
 

       論文顯示了RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)寨卡病毒的重要作用，闡釋了調(diào)控RNA病毒傳染性和毒性的新型分子機(jī)制，為相關(guān)藥物開(kāi)發(fā)提供了重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
 

 【文章摘要】
 

寨卡病毒是一種黃熱病毒。與登革病毒、乙型腦炎等常見(jiàn)典型黃熱病毒類(lèi)似，寨卡病毒通過(guò)蚊蟲(chóng)叮咬在人類(lèi)和其它動(dòng)物中傳播，對(duì)人類(lèi)健康有嚴(yán)重的威脅。寨卡病毒有兩個(gè)流行株系：一個(gè)比較古老的非洲株系，于 1947年發(fā)現(xiàn)于非洲；另一種是流行的亞洲株系（又稱美洲株系），原在東南亞流行，后在南美洲和中北美洲爆發(fā)。目前，對(duì)人類(lèi)威脅較大的株系是亞洲株系。早在2013年法屬波利尼西亞群島（大溪地）和2015年巴西的寨卡疫情中，人們就發(fā)現(xiàn)感染寨卡病毒孕婦的胎兒會(huì)有小頭畸形的癥狀，同時(shí)亞洲株系也被發(fā)現(xiàn)會(huì)引起格林巴氏綜合癥。2016年寨卡病毒大規(guī)模流行，據(jù)統(tǒng)計(jì)感染規(guī)模超過(guò)百萬(wàn)人；因此被世界衛(wèi)生組織宣布為國(guó)際公共衛(wèi)生緊急事件。
 

自從大規(guī)模流行以后，寨卡病毒吸引了廣泛的研究關(guān)注。一個(gè)重要的科學(xué)問(wèn)題是理解流行株系和非流行株系的基因組差異在病毒傳播過(guò)程中的作用。以前的研究主要關(guān)注氨基酸或者說(shuō)蛋白質(zhì)的差異。比如在2017年，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院的秦成峰課題組和清華大學(xué)的程功課題組分別報(bào)道了兩個(gè)關(guān)鍵的病毒蛋白的氨基酸單位點(diǎn)突變，這些突變對(duì)寨卡流行病毒株系的毒性和傳播有關(guān)鍵提升作用。然而，比較基因組的分析結(jié)果表明，寨卡病毒流行株系和非流行株系的大部分基因組差異并不帶來(lái)氨基酸的變化，而是發(fā)生在非編碼區(qū)的突變和編碼區(qū)的同義突變。這些在蛋白層次“沉默”的突變有可能在RNA層次造成功能和調(diào)控的差異。然而，由于技術(shù)的限制，人們對(duì)此所知甚少。
 

     和其它黃熱病毒一樣，寨卡病毒的基因組是一條長(zhǎng)為一萬(wàn)個(gè)核苷酸左右的 正 鏈 RNA，其中包括編碼全部11個(gè)病毒蛋白的編碼區(qū)以及5’端和3’端的非編碼區(qū)域。在本研究中，研究者綜合利用了兩種新型的、基于高通量測(cè)序技術(shù)的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)研究手段，平行解析并比較了亞洲株系和非洲株系的寨卡病毒在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的基因組RNA結(jié)構(gòu)。這兩種新技術(shù)包括利用小分子修飾結(jié)合深度測(cè)序探測(cè)RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的icSHAPE技術(shù)（2015年發(fā)表于Nature），和利用小分子交聯(lián)結(jié)合深度測(cè)序檢測(cè)RNA分子相互配對(duì)作用的PARIS技術(shù)（2016年發(fā)表于Cell）。

      研究者將測(cè)得的icSHAPE和PARIS數(shù)據(jù)和已知病毒RNA元件的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)比較，驗(yàn)證了兩種技術(shù)解析病毒RNA結(jié)構(gòu)的有效性。以PARIS數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)寨卡病毒RNA基因組進(jìn)行了RNA結(jié)構(gòu)域的劃分，并在結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)上，結(jié)合icSHAPE數(shù)據(jù)和RNA結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)軟件，構(gòu)建了亞洲和非洲株系寨卡病毒全基因組RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)模型。

    文章中所涉及到 總RNA的提取后濃度的標(biāo)定使用的正是DeNovix DS-11+型號(hào)的紫外分光光度計(jì)，并以本測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了后續(xù)的實(shí)時(shí)熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)，證明了本儀器的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。

     目前，全國(guó)范圍內(nèi)由新型冠狀病毒所引發(fā)肺炎疫情十分嚴(yán)峻，而冠狀病毒屬的病毒是具囊膜、基因組為線性單股正鏈的RNA病毒。

     因此，本儀器在新型冠狀病毒的研究上一定會(huì)體現(xiàn)出十分巨大的價(jià)值。

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