核仁素-RNA相互作用调节轮状病毒复制

病毒依赖细胞蛋白来完成其复制周期。就轮状病毒而言，在其复制周期中细胞 RNA 结合蛋白所起的作用，是一个尚未得到充分研究的领域。在学术期刊《Journal of Virology》上发表的一篇题为“Nucleolin–RNA interaction modulates rotavirus replication”的研究性论文显示轮状病毒的复制受到核仁素的负调控，其调控方式是通过核仁素与病毒 RNA 上 G4 结构的序列直接相互作用来实现的。

核仁素负调控轮状病毒复制

为了进一步明确具有 RNA 结合能力的细胞蛋白在轮状病毒复制过程中所起的作用，作者评估了核仁素（一种已知能与多种 RNA 病毒相互作用的 RNA 结合蛋白）在轮状病毒复制周期中的作用。

图1 核仁素表达的敲低促使RRV、SA11、UK 和 Wa 株轮状病毒的滴度增加。^[1]

核仁素对轮状病毒进入细胞或病毒蛋白合成没有影响

为了确定病毒复制周期中受核仁素敲低影响的阶段，作者评估了病毒复制的初始阶段。为此，用核仁素或非靶向（NT）小干扰RNA（siRNA）预先处理过的MA104细胞，以0.02的感染复数（MOI）感染恒河猴轮状病毒（RRV）。结果证实，在核仁素表达降低的情况下，轮状病毒结构蛋白的表达量不受影响。

图2 低核仁素表达对轮状病毒感染性或病毒蛋白合成没有影响^[1]

在核仁素表达沉默的细胞中轮状病毒基因组复制增强

在轮状病毒感染期间，负义RNA的合成是衡量基因组复制的一个指标，因为这是合成感染性子代病毒中的基因组双链RNA的一个必要步骤。为此，以感染复数（MOI）为3的RRV对核仁素被敲低的MA104细胞进行感染，并从在感染后0小时、4小时、8小时和12小时收集的样本中提取总RNA。结果表明在核仁素表达被沉默的条件下，病毒RNA合成增加，这促成了所观察到的子代病毒产生量的增加。

图3 在核仁素沉默的细胞中，病毒RNA负链和正链的合成得到增强^[1]

核仁素在感染期间与轮状病毒 RNA 片段 1、4 和 10 相互作用

为了证明核仁素与轮状病毒RNA之间存在潜在的相互作用，作者进行了免疫沉淀（IP）实验。在该实验中，使用了一种针对核仁素的单克隆抗体对受感染或模拟感染（未感染病毒）的细胞裂解物进行免疫沉淀。结果证明核仁素与恒河猴轮状病毒（RRV）mRNA的三个不同片段之间存在特异性相互作用。

图4 核仁素在轮状病毒感染的细胞中与病毒RNA结合^[1]

核仁素通过与病毒 RNA 中存在的 G-四链体结构相互作用限制感染性病毒子代的 RRV 合成

为了确定核仁素与轮状病毒S10 RNA的结合是否是因为与已鉴定的G-四链体（G4）结构域的相互作用所介导的，将MA104细胞转染了阳性对照物AGRO100，这是一种已知能形成G-四链体结构并特异性结合核仁素RNA结合结构域的寡核苷酸。结果表明，G-四链体结构通过阻断核仁素的RNA结合结构域，有利于轮状病毒RNA的复制。此外，结果还表明，在RRV的S10中发现的特定G-四链体序列（G4-1和G4-3）可能是核仁素的结合位点，而这种相互作用可能是细胞的抗病毒反应之一。

图5 具有预测 G4 结构的寡核苷酸对轮状病毒子代产生的影响^[1]

结论

综上所述，这项研究强调了核仁素在轮状病毒感染中的重要性，通过负调控病毒 RNA 的合成和感染性病毒的生产。进一步的研究是必要的，以加深对核仁素和轮状病毒在感染过程中的复杂相互作用的理解。这篇研究对探索具有RNA结合结构域的蛋白质在RNA病毒感染中具有重要意义。

参考文献：

[1] Hernández-Guzmán J, Arias CF, López S, Sandoval-Jaime C. Nucleolin-RNA interaction modulates rotavirus replication. J Virol. 2024;98(2):e0167723. doi:10.1128/jvi.01677-23.