蛋白翻译元件IRES：病毒复制和毒力研究的新宠儿

真核生物的蛋白翻译，依赖于mRNA 5'端的帽子结构。而口蹄疫病毒（FMDV）、脊髓灰质炎病毒、人丙型肝炎病毒等一些RNA 病毒，其蛋白的翻译是通过病毒自身的内部核糖体进入位点（Internal ribosomal entry site，IRES）以非帽依赖性方式完成的，即IRES 借助宿主细胞的翻译起始因子和反式作用因子招募40S 和60S 核糖体形成翻译起始复合物、起始病毒蛋白的翻译。IRES 介导的翻译起始是这些RNA 病毒复制的关键步骤之一，其过程涉及病毒与宿主细胞蛋白之间复杂的相互作用，与病毒的嗜性和毒力相关，是近年来病毒学研究的热点领域之一。近年来，哈尔滨兽医研究所牛羊传染病研究创新团队聚焦FMDV 的IRES 进行研究，确定IRES是FMDV 的关键毒力因子，并发现IRES 的C351G突变使之与宿主细胞多聚嘧啶结合蛋白（PTB）的相互作用对温度敏感，从而引起IRES 发生温度依赖性翻译缺陷，导致FMDV 产生温度敏感减毒表型（国际PCT 专利公开号：WO/2018/090994）。这些发现，引导作者进一步寻找与病毒IRES 互作的细胞蛋白、并研究其在FMDV 复制中的作用，以阐明病毒IRES 介导翻译起始的分子机制以及IRES 靶向FMDV 减毒的精细机制。

作者首先用FMDV 的IRES 为诱饵从细胞中调取一些IRES 结合蛋白，并通过质谱分析进行鉴定。选取其中的核不均一核糖核蛋白L（hnRNP L）进行深入研究，发现hnRNP L 以其RNA 识别基序RRM3-4 与IRES 的 结 构 域D4-5 结 合， 这 种 蛋白-RNA 相互作用导致FMDV 在细胞中的复制明显受到抑制。然而令人惊奇的是，hnRNP L 对FMDV生长的抑制作用虽然以结合IRES 为前提，可是与IRES 介导的翻译功能无关。由此推测，IRES 的结合只是为hnRNP L 提供一个空间位点，使之有机会与其他宿主细胞或病毒的因子互作以阻止病毒RNA的合成。接下来的研究发现，在感染细胞中hnRNP L 阻止FMDV RNA 的合成、由此抑制FMDV 的复制。已知PTB 蛋白可稳定IRES 结构、对于FMDV复制是需要的，这使人联想到hnRNP L 可能通过与PTB 互作影响PTB 的稳定功能、导致IRES 已被降解而抑制FMDV 的复制，但作者的研究结果表明hnRNP L 不影响IRES 的稳定性。进一步的研究表明，在感染细胞内hnRNP L与病毒聚合酶3Dpol相互作用，而且这种互作是FMDV RNA 依赖性的，提示hnRNP L 存在于RNA 复制复合物中发挥抑制功能，其作用机制尚不清楚。考虑到hnRNP L 通过其RNA结合域RRM3-4 与FMDV IRES 的结构域D4-5 互作，而且有研究表明hnRNP L 的RRM3-4 通过结合RNA的不同位点使之环化，因此作者推测，hnRNP L 可能通过结合IRES 使之改变构象，从而招募其他蛋白或非编码RNA 来影响复制复合物中病毒RNA 的合成。上述研究结果已在线发表在Journal of Virology，孙超为第一作者，杨德成和于力为通讯作者。

本研究在细胞中发现一种新的病毒IRES 结合蛋白hnRNP L，它存在于包含3Dpol和FMDV RNA 的复制复合物中，通过抑制病毒RNA 的合成而不是阻止IRES 介导的翻译起始来抑制FMDV 的复制。这种hnRNP L 与IRES 相互作用抑制FMDV 复制的意外机制，加深了我们对病毒IRES 功能的理解。研究病毒嗜性与毒力的分子决定因素及其发生机制，是探索病毒病流行规律以及寻求免疫防控策略的重要课题。本研究仅仅是病毒IRES 与细胞蛋白互作影响微RNA 病毒复制研究的开始，随后的研究也将关注IRES 决定FMDV 毒力的结构基础以及IRES 突变引起减毒的发生机制，这些研究不但具有基础病毒学理论价值、而且具有临床病毒学应用潜力。