《Virology》：Modulation of innate immune responses by virus-host interactions in Orthoflavivirus.
編輯推薦：
正科病毒是一種單鏈正感受態(tài)RNA病毒，全球每年導(dǎo)致超過4億感染者，通過蚊蟲和蜱蟲傳播，癥狀從輕微感冒到致命性腦炎，其復(fù)雜的宿主免疫逃逸機制和病毒蛋白相互作用是治療難點。本文解析了正科病毒從進入宿主到釋放病毒顆粒的全過程，指出NS1、NS2A、NS4B等非結(jié)構(gòu)蛋白通過調(diào)控干擾素信號通路、干擾細胞凋亡等策略逃避免疫系統(tǒng)，并探討了基于宿主-病毒互作的新藥開發(fā)潛力。
阿努什卡·烏帕德亞（Anushka Upadhyay）、普里揚舒·瓦利亞（Priyanshu Walia）、納文·庫馬爾（Naveen Kumar）、普拉文德拉·庫馬爾（Pravindra Kumar）、莎莉·托馬爾（Shailly Tomar）
印度北方邦魯爾基（Roorkee）的印度理工學(xué)院（Indian Institute of Technology Roorkee）生物科學(xué)與生物工程系，郵編247667
摘要：
正黃病毒（Orthoflavivirus）是一類單鏈正鏈RNA病毒，對人類和動物健康構(gòu)成重大威脅，每年導(dǎo)致超過4億例感染。這些病毒主要通過節(jié)肢動物傳播，引發(fā)多種臨床表現(xiàn)，從輕微的自限性感染到致命的腦炎，具有引發(fā)流行病和大流行的潛力。有效治療正黃病毒感染的復(fù)雜性源于病毒與宿主蛋白質(zhì)之間的復(fù)雜相互作用。正黃病毒感染的一個顯著特征是它們使用精巧的策略來巧妙地逃避和削弱宿主的先天免疫反應(yīng)，而先天免疫反應(yīng)是抵御病毒入侵的重要防御機制。本文綜述了病毒劫持宿主免疫反應(yīng)關(guān)鍵成分的機制，重點介紹了病毒蛋白與宿主蛋白之間的物理相互作用，并結(jié)合了先天免疫系統(tǒng)的背景。理解和針對這些復(fù)雜的相互作用對于發(fā)現(xiàn)針對這些病毒的新抗病毒藥物至關(guān)重要。
引言
正黃病毒（家族：黃病毒科，屬：Orthoflavivirus）[1]繼續(xù)對全球公共衛(wèi)生和經(jīng)濟構(gòu)成嚴重威脅，每年導(dǎo)致超過4億人感染，影響所有年齡組和地理區(qū)域（Pierson和Diamond，2020年）。正黃病毒是具有單鏈正鏈基因組的包膜病毒，包括登革熱病毒（DENVs 1–4）、寨卡病毒、日本腦炎病毒（JEV）、蜱傳腦炎病毒（TBEV）、西尼羅河病毒（WNV）和黃熱病病毒（YFV）等致病因子，這些病毒通過蚊子和蜱等節(jié)肢動物傳播。正黃病毒感染的癥狀多種多樣，從普通感冒到嚴重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病不等；在嚴重情況下，可表現(xiàn)為出血熱、休克綜合征、腦炎和腦膜炎。除了人類和節(jié)肢動物，正黃病毒還感染多種動物，包括牛、羊、豬、馬和火雞，引起跳躍病、火雞腦膜腦炎和韋塞爾斯布隆病[2]。
正黃病毒在人體內(nèi)傳播的方式獨特。它們利用多種策略來誤導(dǎo)宿主的防御系統(tǒng)，包括在基因和翻譯水平上操縱和調(diào)節(jié)先天免疫反應(yīng)。這些策略包括干擾素信號通路的失調(diào)、破壞細胞凋亡過程、調(diào)節(jié)線粒體功能以及影響其他多種細胞信號通路。正黃病毒的11kb基因組編碼七種非結(jié)構(gòu)蛋白（NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B和NS5）和三種結(jié)構(gòu)蛋白（包膜蛋白、前膜蛋白和衣殼蛋白）[圖1]。這些蛋白質(zhì)對于病毒進入宿主細胞并完成其生命周期至關(guān)重要，從而促進感染的傳播。每種蛋白質(zhì)在病毒存活、致病性和逃避宿主免疫反應(yīng)方面都發(fā)揮著特定且關(guān)鍵的作用。病毒通過包膜蛋白（Envelope）與目標細胞上的特定受體相互作用進入宿主細胞，隨后通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進入細胞。內(nèi)體環(huán)境的低pH值導(dǎo)致病毒膜與內(nèi)體膜融合，使病毒脫殼并將核衣殼釋放到細胞質(zhì)中[3, 4]。在細胞質(zhì)中，病毒的RNA由宿主細胞的翻譯機制翻譯成多聚蛋白，該多聚蛋白隨后被宿主和病毒蛋白酶切割成三種結(jié)構(gòu)蛋白和七種非結(jié)構(gòu)蛋白。非結(jié)構(gòu)蛋白開始在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）內(nèi)復(fù)制并組裝成復(fù)制器官，以保護自身免受細胞質(zhì)環(huán)境的影響。NS1以多聚體形式表達，支持病毒復(fù)制；NS2A和NS4B被認為將復(fù)制復(fù)合體錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。NS2B和NS3共同催化絲氨酸蛋白酶活性，NS3還起到解旋酶的作用，將子代RNA鏈與模板鏈分離。NS5是正黃病毒中最保守的蛋白質(zhì)，作為主要的復(fù)制酶（RdRp - RNA依賴性RNA聚合酶）。包含所有這些非結(jié)構(gòu)蛋白的復(fù)制復(fù)合體產(chǎn)生正鏈單鏈RNA（+ssRNA）。新生成的+ssRNA隨后被轉(zhuǎn)移到囊泡包中（VPs），在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中與衣殼蛋白一起包裝。前膜蛋白（prM）和E蛋白二聚化并進入VPs，在那里三聚化，最終形成未成熟的病毒顆粒。病毒顆粒在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的囊泡中成熟，成熟的顆粒最終直接或通過脂質(zhì)雙層衍生的自噬體釋放[圖2]。
在病毒感染發(fā)生時，先天免疫系統(tǒng)和體液免疫系統(tǒng)協(xié)同作用以抑制病毒感染。在感染部位，受感染的細胞釋放趨化因子，招募中性粒細胞到炎癥區(qū)域，導(dǎo)致病毒顆粒的吞噬，進一步引發(fā)炎癥；同時招募單核細胞衍生的巨噬細胞和樹突狀細胞清除碎片，并通過模式識別受體（PRR）感知受感染細胞，激活TLR信號通路和RIG-MDA5通路，最終引發(fā)NF-κB和I型干擾素反應(yīng)[5]。I型干擾素反應(yīng)激活JAK-STAT信號通路，誘導(dǎo)干擾素刺激基因（ISGs）抑制病毒復(fù)制[6]。在受感染細胞中，病毒蛋白被分解成抗原肽，展示在MHC-I上；巨噬細胞和樹突狀細胞吞噬病毒顆粒后，將蛋白水解后的肽展示在MHC-II上，供CD8+和CD4+ T細胞識別病原體[7]。隨后，體液免疫發(fā)揮作用，激活的T細胞介導(dǎo)B細胞的活化，引發(fā)廣泛的免疫反應(yīng)以減輕感染，并儲存一部分B細胞以備將來再次遇到相同病原體時使用[8]。
除了在病毒復(fù)制和組裝中的重要作用外，正黃病毒蛋白還與多種宿主蛋白相互作用，幫助病毒逃避宿主免疫反應(yīng)并導(dǎo)致嚴重的疾病表現(xiàn)。結(jié)構(gòu)分析提高了我們對這些多方面宿主-病毒相互作用的理解，突顯了它們在病毒致病性中的關(guān)鍵作用[9]。這些病毒蛋白不僅與宿主蛋白相互作用，還與宿主核酸和其他生物分子相互作用，引導(dǎo)宿主細胞的機制和通路有利于病毒復(fù)制和存活[10]。最新研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)激顆粒形成蛋白G3BP1是結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白的主要相互作用伙伴[11, 12, 13]。這些新的相互作用伙伴可以作為開發(fā)高效廣譜抗病毒藥物的理想靶點。此外，了解病毒蛋白與宿主生物分子之間的相互作用提供了調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)的機會。鑒于目前尚無針對正黃病毒的商用抗病毒藥物，研究這些宿主-病毒相互作用的復(fù)雜性對于開發(fā)有效的抗病毒策略非常重要[14]。本文綜述了宿主-病毒相互作用的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)，并討論了開發(fā)廣譜抗病毒藥物或宿主定向抗病毒藥物的機會和挑戰(zhàn)[圖3]。
部分摘錄
NS1蛋白
膜結(jié)合蛋白NS1是檢測蚊媒黃病毒（如DENV、WNV、JEV和USUV）以及蜱媒黃病毒（如TBEV）感染患者的常用診斷標志物[15]。NS1蛋白的分子量為48 kDa，平均長度為352個氨基酸，具體取決于糖基化程度。NS1最初以單體形式合成，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)二聚化，隨后進行翻譯后修飾
包膜蛋白
正黃病毒的包膜蛋白是病毒致病性的主要貢獻者，主要負責(zé)附著于宿主細胞、膜融合、免疫調(diào)節(jié)和逃避[163]。該蛋白主要是同源二聚體，分子量在50至60 kDa之間（495個氨基酸殘基），具體取決于糖基化程度。結(jié)構(gòu)上，該蛋白富含反平行β-折疊片，并包含三個不同的結(jié)構(gòu)域：Domain I、II和III
CRediT作者貢獻聲明
阿努什卡·烏帕德亞（Anushka Upadhyay）：撰寫綜述和編輯、撰寫初稿、進行研究、進行正式分析、提出概念。
納文·庫馬爾（Naveen Kumar）：撰寫綜述和編輯、進行研究、進行正式分析。
普里揚舒·瓦利亞（Priyanshu Walia）：撰寫綜述和編輯、撰寫初稿、進行研究、進行正式分析、提出概念。
莎莉·托馬爾（Shailly Tomar）：撰寫綜述和編輯、撰寫初稿、提供監(jiān)督、項目管理、獲取資金、進行正式分析、提出概念。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的利益沖突或個人關(guān)系可能影響本文的研究工作。
利益沖突聲明
? 作者聲明沒有已知的利益沖突或個人關(guān)系可能影響本文的研究工作。
? 作者是《Virology》雜志的編委會成員/主編/副主編/特邀編輯，未參與本文的編輯審查或發(fā)表決定。
致謝
作者P.K.和S.T.感謝科學(xué)轉(zhuǎn)型與高級研究計劃（STARS）- 教育部（MoE）（項目編號：STARS2/2023-0209）和生物信息學(xué)中心（BIC）的財政支持，該計劃得到了印度政府的資助（參考編號BT/PR40141/BTIS/137/16/2021）。A.U.感謝印度人力資源發(fā)展部（MHRD）的支持。P.W.感謝印度醫(yī)學(xué)研究委員會（ICMR）的支持
