乙肝病毒 (HBV) 感染了约 2.96 亿人，并导致大量死亡，因为该病毒最初攻击肝脏时症状很少，导致肝硬化或癌症。最近的研究揭示了 HBV 聚合酶蛋白的新机制，这可能导致创新治疗方法，有可能突破目前只能控制但不能消除感染的疗法的局限性。
乙肝病毒(HBV) 体型微小、危险且传染性极强。该病毒慢性感染了约 2.96 亿人，每年夺去约 100 万人的生命。这种难以捉摸的病毒会攻击肝脏，通常不会出现任何症状，直到导致肝硬化或癌症。
大多数治疗方法都试图抑制病毒的聚合酶 (pol) 蛋白。但这些治疗是终生的，无法治愈。现在，洛克菲勒大学 Charles M. Rice 实验室的研究人员揭示了前所未见的机制，可能带来治疗 HBV 的新方法。他们在【细胞】杂志上发表了研究结果。
「目前的抑制剂可以减轻感染，但不能根除它，」赖斯大学病毒学和传染病实验室的研究助理教授、论文的资深作者比尔·施耐德 (Bill Schneider) 说：「基础科学可以提供新的见解并带来不同的策略。这就是为什么我们重新开始研究这种病毒的原因。」
一种不寻常的生物HBV 基因组是精简的杰作，因此也异常保守。超过一半的基因组包含重叠阅读框架，即核苷酸编码多种蛋白质的区域。由于其中一个阅读框架内的单个突变会导致另一个阅读框架发生变化，因此病毒必须严格控制这些错综复杂的区域，以防止潜在的灾难性影响。
然而，乙肝病毒显然足够灵活，能够适应新的环境和宿主。「它在人类中非常成功，它的近亲感染了多种鸟类和哺乳动物。」施耐德说。
人们对 HBV 如何维持遗传刚性和灵活性之间的微妙平衡了解甚少，因为这些重叠的框架很难分开。它们的集体作用掩盖了单个蛋白质的机制。
pol 蛋白一直是研究人员关注的焦点，它在 HBV 复制中起着至关重要的作用。pol 蛋白是一种多用途分子，其重要性由其大小决定；它比其他病毒蛋白大得多，包裹着 HBV 环状基因组的三分之二，与其他三种蛋白共享一个重叠阅读框架。
为了更好地了解其动态成分，赖斯团队采用了去年开发的一种新方法，即将RNA导入培养细胞以产生病毒DNA、蛋白质和其他产物。这种方法使他们能够解开或分离重叠阅读框架中蛋白质的功能，从而更清楚地了解 pol。
「想象一下两张写着不同文字的透明纸叠在一起。如果你能取下其中一张纸，就会更容易阅读，」施耐德说：「这就是这种 RNA 递送系统能让我们做到的。」
接下来，他们使用了深度突变扫描——一种高通量方法，可以揭示数万种蛋白质变体的机制和行为。这使他们能够测试 pol 蛋白中几乎所有可能的变体，并观察它对每次变化的反应。
核糖体停滞他们的第一个意外发现是，pol 蛋白末端附近需要一种叫做脯氨酸的氨基酸。这些刚性分子已知会减慢核糖体的速度。核糖体是一种分子机器，它沿着信使 RNA 分子的长度行进，将代码翻译成氨基酸链，从而制造蛋白质。连续的多个脯氨酸可以阻止核糖体的运行。当核糖体在代码中的特定位置停止时，它会暂时阻止翻译。
果然，他们发现构建 pol 蛋白的核糖体在即将结束之前就停止了，使得蛋白质像气球拴在孩子手上一样拴在核糖体上。
「它就是不肯放手。」施耐德介绍。
他们认为，这种停滞可能让蛋白质有时间正确折叠以完成其工作，更重要的是，增加了它与正确的 RNA（即编码它的 RNA）结合的机会。只有到那时，蛋白质才会被释放。
人们早就知道，pol 蛋白倾向于逆转录它起源的 RNA（称为顺式偏好），而不是寻找另一个 RNA 来复制，但它是如何实现这一点的——通过核糖体停滞——至今仍不得而知。
这个过程可能是 pol 蛋白只复制已证实的 RNA 的一种方式——例如，如果它被破坏了，就不要复制它。或者它可能是为了提高效率。
「pol 蛋白的生成量并不大，因此病毒希望确保生成的 pol 蛋白能够发挥作用，」施耐德指出：「顺式偏好束缚机制可能有助于确保蛋白质不会只是在细胞内四处游荡寻找同源 RNA。这是一个更有效的过程。」
在研究的下一阶段，他们将探索如何操纵 pol 的顺性偏好。「一旦你理解了一种机制，你就有能力扰乱它并找出后果是什么。」施耐德强调：一个想法是通过改变引发暂停的脯氨酸来防止核糖体停滞。「这可能会抑制病毒，并使病毒更难产生耐药性。」
