STTT | 中国科学院关武祥团队揭示了ACTN4为新冠病毒抗病毒新的靶点

严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (SARS-CoV-2)的各种突变对减轻病毒传染性构成了重大挑战。发现影响SARS-CoV-2复制的新宿主因素，有可能发现广谱抗病毒药物的新靶标，从而对抗未来的病毒突变。

2024年9月18日，中国科学院关武祥团队在Signal Transduction and Targeted Therapy在线发表题为“Characterization of ACTN4 as a novel antiviral target against SARS-CoV-2”的研究论文，该研究揭示了ACTN4在SARS-CoV-2感染中的关键作用，为病毒与宿主细胞之间复杂的相互作用提供了新的见解，并揭示了未来抗SARS-CoV-2药物开发的两个潜在候选药物。

研究通过不同的高通量测序技术筛选SARS-CoV-2感染调控的潜在宿主因子，并在细胞中进一步鉴定。随后的分析和实验表明，m6A修饰ACTN4 (α-actiin-4) mRNA的水平降低，导致mRNA稳定性和翻译效率下降，最终抑制ACTN4的表达。此外，ACTN4被证明可以靶向nsp12结合，并被描述为SARS-CoV-2 RNA和RNA依赖的RNA聚合酶复合物的竞争对手，从而阻碍病毒复制。此外，在Huh7细胞和K18-hACE2转基因小鼠中发现两种ACTN4激动剂YS-49和去甲基氯尿均能剂量依赖性地抑制SARS-CoV-2感染。

严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (SARS-CoV-2)是当前全球大流行的病原体，构成了前所未有的公共卫生威胁，并给全球经济留下了不可磨灭的印记。即使广泛接种针对SARS-CoV-2的疫苗，也能在有限的时间内提供免疫，但新出现的SARS-CoV-2变体能够部分或完全逃避通过接种疫苗或感染获得的免疫反应。几种抗SARS-CoV-2药物被广泛用于治疗COVID-19，如针对病毒编码的3CL蛋白酶的Paxlovid和针对病毒编码的RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)复合物的VV116核苷药物。然而，没有候选药物可以靶向宿主因子来阻断SARS-CoV-2的复制。

SARS-CoV-2具有约30 kb的单链正义RNA基因组，包含14个开放阅读框，编码1个大聚合蛋白、4个结构蛋白和9个辅助蛋白。SARS-CoV-2 RdRp nsp12由932个氨基酸组成，具有N端尼迪病毒RdRp相关核苷酸转移酶、界面和C端RdRp结构域。值得注意的是，nsp12表现出有限的内在活性，但在辅因子nsp7和nsp8的存在下，其功能显著增强。提出了从引物酶到聚合酶复合物的过渡模型，其中nsp7-nsp8复合物首先与病毒RNA结合，然后招募nsp12形成聚合酶复合物最近的研究还发现，病毒RNA内切酶nsp15靶向TBK1，干扰其与IRF3的相互作用，抑制IFN-β的产生，并确定了潜在的候选分子靶向nsp15进行抑制。RdRp复合体和其他病毒蛋白在SARS-CoV-2复制中不可或缺的作用使它们成为药物开发的一个有吸引力的靶标，并促使了广泛的研究，特别是对它们与宿主因子的相互作用的研究。

宿主因子ACTN4与SARS-CoV-2复杂相互作用模型（图源自Signal Transduction and Targeted Therapy）

N6-甲基腺苷(m6A)修饰在甲型流感病毒(IAV)、肠病毒71、HIV-1和SARS-CoV-2等多种病毒感染的调控中起着关键作用。m6A可逆修饰是真核信使RNA (mRNA)上最丰富的修饰，由“书写者”、“擦除者”和“读取者”催化完成。“撰写者”包括甲基转移酶样(METTL)3和METTL14以及剪接因子WTAP。催化亚基是METTL3, METTL14促进mRNA底物识别，而WTAP主要协调它们在核斑点中的定位。m6A甲基化可以通过“擦除剂”(如肥胖相关蛋白(FTO)和AlkB同源物5 (ALKBH5))酶促去除。m6A“读取器”包括含有YTH结构域的蛋白(YTHDF1/2/3和YTHDC1/2)，它们在RNA稳定性、核输出、mRNA剪接和翻译中起着关键作用。值得注意的是，SARS-CoV-2基因组也含有m6A修饰。m6A修饰SARS-CoV-2 RNA对Huh7细胞中的病毒复制具有负调控作用。此外，SARS-CoV-2感染引发宿主m6A甲基组的全局改变，导致mRNA中m6A甲基化的定位和基序发生变化。然而，对SARS-CoV-2感染如何影响宿主细胞m6A修饰的机制缺乏全面的了解。

许多宿主因子以积极和消极的方式参与病毒感染。宿主因子-肌动蛋白-4 (ACTN4)调节不同病毒的复制。ACTN4是一种肌动蛋白结合蛋白，在维持细胞骨架稳定性和调节细胞运动中起作用。尽管ACTN4在细胞生理学中起着关键作用，但许多研究表明，ACTN4可能在特定情况下影响病毒复制。在丙型肝炎病毒(HCV)感染中，已观察到ACTN4和NS5B之间的相互作用，并可能影响病毒复制动力学。在轮状病毒感染中，ACTN4可能影响肌动蛋白微丝动力学，特别是在感染后6小时病毒内化和病毒RNA合成期间。值得注意的是，在IAV感染时，ACTN4与病毒核蛋白相互作用，这种相互作用可能影响病毒核蛋白或核糖核蛋白的核定位，从而在病毒复制中发挥关键作用。然而，对ACTN4在病毒感染中的功能和机制缺乏全面的认识。

研究采用纳米孔高通量测序和二代测序相结合的方法分析宿主因子与病毒蛋白之间的相互作用。发现宿主因子ACTN4与病毒RdRp相互作用，阻碍病毒复制。值得注意的是，两种ACTN4激动剂能够在体外和体内抑制各种SARS-CoV-2菌株的复制。结果表明，宿主因子ACTN4具有抗病毒候选药物的潜力。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41392-024-01956-4

来源：iNature

编辑：吃一口小猫