PLOS | 新冠病毒N蛋白上R203M和D377Y位点的突变通过调控RIG-I-MAVS信号通路促进病毒复制的分子机制

病毒蛋白突变可在病毒进化过程中改变病毒与宿主的相互作用，从而改变病毒毒力或致病程度。新冠病毒N蛋白与病毒复制密切相关，因此研究其在进化过程中氨基酸位点的突变与病毒毒力的关系具有重要的科学意义。近日，广州医科大学基础医学院潘攀教授团队及其合作者在PLOS Pathogens发表了题为“The R203M and D377Y mutations of the nucleocapsid protein promote SARS-CoV-2 infectivity by impairing RIG-I-mediated antiviral signaling”的研究论文，揭示了新冠病毒N蛋白上关键氨基酸位点的突变对病毒复制的影响。

围绕新冠病毒N蛋白，我们开展了系列的研究，前期研究发现新冠病毒N蛋白通过激活NLRP3炎症小体诱导过度炎症，进而导致肺损伤发生（Nat. Commun, 2021）以及新冠病毒N蛋白通过抑制MCL-1依赖的细胞凋亡促进其他RNA病毒的复制（Signal Transduct Target Ther, 2023）。在本研究中，我们首先使用生物信息学分析发现：和原始新冠株以及Omicron突变株相比，Delta突变株N蛋白有3个重要的氨基酸位点突变（D63G，R203M和D377Y）。接下来我们使用一种新冠病毒缺失N蛋白的病毒样颗粒系统（SARS-CoV-2-tr-VLP）来探究Delta突变株和Omicron突变株N蛋白的不同点突变对自身复制的影响。实验结果显示：和原始新冠株N蛋白相比，Delta 突变株N蛋白包含203和377位点的突变可以促进病毒复制。而Omicron 突变株N蛋白P13和203/204位点的突变则轻微的抑制病毒的复制。其分子机制是Delta 突变株N蛋白包含203和377位点的突变通过和RIG-I竞争性结合病毒的RNA从而抑制RIG-I的激活，接下来Delta 突变株N蛋白包含203和377位点的突变通过抑制和RIG-I的直接相互作用，从而抑制RIG-I和MAVS的结合，抑制TBK1和IRF-3的磷酸化，抑制IRF-3的入核，进而抑制IFN-β的产生。和原始株N相比，Omicron N蛋白P13和203/204位点的突变对干扰素表达影响不大，但是可通过抑制N和病毒RNA的结合来抑制病毒的复制。本研究深入地揭示了新冠病毒N蛋白上影响变异株复制力的关键氨基酸位点的突变以及作用机制，从而阐明N蛋白在新冠病毒进化过程中的生物学功能，为新冠病毒进化过程中病毒复制调控途径提供新的科学认识。

图1 N蛋白上R203M和D377Y位点的突变通过抑制IFN-β的产生促进病毒复制

图2 Delta突变株N蛋白上R203M和D377Y位点的突变通过调控RIG-MAVS通路促进病毒复制

广州医科大学基础医学院潘攀教授，暨南大学张其威教授以及广州中医药大学的李耿教授为该论文的共同通讯作者。暨南大学李永奎副研究员，暨南大学硕士毕业生黎谟然，暨南大学肖珩副教授，广州中医药大学博士生廖沣以及中国科学院广州生物医药与健康研究院博士后申苗苗为该论文的共同第一作者。清华大学的丁强教授为该研究提供了重要帮助。已故的病毒学家吴建国教授生前为本论文的发表也提供了重要的指导。以上研究得到国家自然科学基金，中国博士后科学基金以及广东省自然科学基金等项目的支持。

全文链接：https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1012886

潘攀教授团队长期从事病毒感染激活炎症导致相关疾病的分子机制以及抗病毒药物靶点的筛选研究，专注于天然免疫、炎症小体、细胞凋亡等，相关研究成果发表在Signal transduction and targeted therapy，Nature Communications，PLOS Pathogens，Molecular Cancer，Journal of Virology，Antiviral Research等国际知名学术期刊上，现因为工作需要，招聘博士后2名，欢迎有志从事病毒学研究的博士毕业生加入本课题组，为病毒学的研究贡献一份自己的力量。联系邮箱：panpan@gzhmu.edu.cn，课题组网址：https://jcxy.gzhmu.edu.cn/info/1116/6639.htm。

本期编辑：Chem LT