生物物理所揭示皰疹病毒抑制宿主mRNA機制

　　病毒在與宿主長期的博弈過程中，進化出多種機制來對抗和逃避宿主的抗病毒反應。其中，通過干預宿主的mRNA出核轉運過程，進而阻止宿主細胞建立合適的抗病毒環境，是重要策略之一。例如，甲型流感病毒NS1蛋白和水皰性口炎病毒的M蛋白均被發現可以廣譜抑制宿主mRNA出核轉運。2016年，一項研究發現，γ皰疹病毒（如卡波西肉瘤相關病毒KSHV和鼠γ皰疹病毒MHV68）編碼的ORF10蛋白，可以通過與宿主mRNA轉運復合物Rae1-Nup98相互作用，特異性抑制部分宿主mRNA的出核轉運。ORF10是皰疹病毒中第一個被發現可以抑制宿主mRNA出核轉運的毒力蛋白，也是目前報道的第一個能選擇性抑制特定mRNA轉運的病毒蛋白。然而，ORF10與Rae1-Nup98復合物互作的結構基礎，以及ORF10發揮抑制功能的分子機制，目前仍不清楚。

　　10月8日，中國科學院生物物理研究所高璞課題組與鄧紅雨課題組合作，在PNAS上發表題為Molecular mechanism underlying selective inhibition of mRNA nuclear export by herpesvirus protein ORF10的研究論文，該研究綜合運用生物化學、結構生物學及細胞生物學手段，解析γ皰疹病毒ORF10與宿主mRNA轉運復合物Rae1-Nup98的互作細節，確認ORF10的RNA結合能力及其重要功能，并揭示ORF10選擇性抑制mRNA出核轉運的作用機理。

　　研究人員利用昆蟲細胞表達系統，制備出狀態良好的ORF10-Rae1-Nup98三元復合物樣品，并解析該復合物2.5Å分辨率的晶體結構。結構分析發現，ORF10與Rae1-Nup98復合物存在兩個主要的互作界面。在這兩個互作界面中，ORF10兩個高度保守的氨基酸L60和M413貢獻重要的疏水相互作用。通過Co-IP、體外Pull-down、GFP報告基因的表達測定、GFP-mRNA的核質分布測定、RNA FISH成像等多種生化細胞實驗，研究明確L60和M413對維持ORF10與Rae1-Nup98的相互作用、以及對維持ORF10的mRNA出核轉運抑制功能均十分重要。

ORF10-Rae1-Nup98復合物結構、互作細節、及突變體對GFP報告基因表達的影響

　　雖然ORF10占據Rae1-Nup98復合物自身的RNA結合口袋，但是ORF10-Rae1-Nup98三元復合物保持足夠強的RNA結合能力。研究推測ORF10本身可能具備與RNA的直接結合能力。后續生化實驗證實ORF10可直接結合RNA。通過對ORF10表面的正電荷聚集區進行系統突變，確定其結合RNA的位點，并發現ORF10與RNA的互作對其發揮抑制mRNA出核轉運的功能至關重要。

ORF10表面電荷分布，以及突變體對GFP報告基因表達的影響

　　綜上，該研究解析γ皰疹病毒ORF10蛋白與宿主mRNA出核轉運復合物Rae1-Nup98的三元復合物結構，明確兩個重要的病毒-宿主互作界面及關鍵氨基酸，發現ORF10直接結合RNA的能力及其對抑制宿主功能的重要性。此外，研究還發現，完全不同的病毒蛋白（如γ皰疹病毒的ORF10蛋白和水皰性口炎病毒的M蛋白）均可以結合到Rae1-Nup98的RNA結合口袋，這提示該位點的重要性，也為設計新的抗病毒療法提供思路。

　　生物物理所研究員高璞和鄧紅雨為論文的共同通訊作者。高璞組副研究員馮菡和鄧紅雨組助理研究員田華彬為論文的共同第一作者。生物物理所研究員俞洋參與RNA實驗的指導工作。國家蛋白質科學研究（上海）設施BL17B1線站、BL18U1線站及BL19U1線站工作人員，為X射線晶體學衍射數據收集提供有效支持。研究工作得到科技部、國家自然科學基金委員會和中科院的資助。