B肝病毒 (HBV) 感染了約 2.96 億人，並導致大量死亡，因為該病毒最初攻擊肝臟時癥狀很少，導致肝硬化或癌癥。最近的研究揭示了 HBV 聚合酶蛋白的新機制，這可能導致創新治療方法，有可能突破目前只能控制但不能消除感染的療法的局限性。
B肝病毒(HBV) 體型微小、危險且傳染性極強。該病毒慢性感染了約 2.96 億人，每年奪去約 100 萬人的生命。這種難以捉摸的病毒會攻擊肝臟，通常不會出現任何癥狀，直到導致肝硬化或癌癥。
大多數治療方法都試圖抑制病毒的聚合酶 (pol) 蛋白。但這些治療是終生的，無法治愈。現在，洛克菲勒大學 Charles M. Rice 實驗室的研究人員揭示了前所未見的機制，可能帶來治療 HBV 的新方法。他們在【細胞】雜誌上發表了研究結果。
「目前的抑制劑可以減輕感染，但不能根除它，」賴斯大學病毒學和傳染病實驗室的研究助理教授、論文的資深作者比爾·施尼德 (Bill Schneider) 說：「基礎科學可以提供新的見解並帶來不同的策略。這就是為什麽我們重新開始研究這種病毒的原因。」
一種不尋常的生物HBV 基因組是精簡的傑作，因此也異常保守。超過一半的基因組包含重疊閱讀框架，即核苷酸編碼多種蛋白質的區域。由於其中一個閱讀框架內的單個突變會導致另一個閱讀框架發生變化，因此病毒必須嚴格控制這些錯綜復雜的區域，以防止潛在的災難性影響。
然而，B肝病毒顯然足夠靈活，能夠適應新的環境和宿主。「它在人類中非常成功，它的近親感染了多種鳥類和哺乳動物。」施尼德說。
人們對 HBV 如何維持遺傳剛性和靈活性之間的微妙平衡了解甚少，因為這些重疊的框架很難分開。它們的集體作用掩蓋了單個蛋白質的機制。
pol 蛋白一直是研究人員關註的焦點，它在 HBV 復制中起著至關重要的作用。pol 蛋白是一種多用途分子，其重要性由其大小決定；它比其他病毒蛋白大得多，包裹著 HBV 環狀基因組的三分之二，與其他三種蛋白共享一個重疊閱讀框架。
為了更好地了解其動態成分，賴斯團隊采用了去年開發的一種新方法，即將RNA匯入培養細胞以產生病毒DNA、蛋白質和其他產物。這種方法使他們能夠解開或分離重疊閱讀框架中蛋白質的功能，從而更清楚地了解 pol。
「想象一下兩張寫著不同文字的透明紙疊在一起。如果你能取下其中一張紙，就會更容易閱讀，」施尼德說：「這就是這種 RNA 遞送系統能讓我們做到的。」
接下來，他們使用了深度突變掃描——一種高通量方法，可以揭示數萬種蛋白質變體的機制和行為。這使他們能夠測試 pol 蛋白中幾乎所有可能的變體，並觀察它對每次變化的反應。
核糖體停滯他們的第一個意外發現是，pol 蛋白末端附近需要一種叫做脯胺酸的胺基酸。這些剛性分子已知會減慢核糖體的速度。核糖體是一種分子機器，它沿著信使 RNA 分子的長度行進，將程式碼轉譯成胺基酸鏈，從而制造蛋白質。連續的多個脯胺酸可以阻止核糖體的執行。當核糖體在程式碼中的特定位置停止時，它會暫時阻止轉譯。
果然，他們發現構建 pol 蛋白的核糖體在即將結束之前就停止了，使得蛋白質像氣球拴在孩子手上一樣拴在核糖體上。
「它就是不肯放手。」施尼德介紹。
他們認為，這種停滯可能讓蛋白質有時間正確折疊以完成其工作，更重要的是，增加了它與正確的 RNA（即編碼它的 RNA）結合的機會。只有到那時，蛋白質才會被釋放。
人們早就知道，pol 蛋白傾向於逆轉錄它起源的 RNA（稱為順式偏好），而不是尋找另一個 RNA 來復制，但它是如何實作這一點的——透過核糖體停滯——至今仍不得而知。
這個過程可能是 pol 蛋白只復制已證實的 RNA 的一種方式——例如，如果它被破壞了，就不要復制它。或者它可能是為了提高效率。
「pol 蛋白的生成量並不大，因此病毒希望確保生成的 pol 蛋白能夠發揮作用，」施尼德指出：「順式偏好束縛機制可能有助於確保蛋白質不會只是在細胞內四處遊蕩尋找同源 RNA。這是一個更有效的過程。」
在研究的下一階段，他們將探索如何操縱 pol 的順性偏好。「一旦你理解了一種機制，你就有能力擾亂它並找出後果是什麽。」施尼德強調：一個想法是透過改變引發暫停的脯胺酸來防止核糖體停滯。「這可能會抑制病毒，並使病毒更難產生耐藥性。」
