Adv Sci丨王杰团队揭示ACE-tRNA通过靶向HBc蛋白调控HBV复制的机制及其应用价值

乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）在世界范围内广泛流行。HBV感染可导致慢性乙型肝炎，并可进展为肝硬化和肝细胞癌等终末期肝病。目前，全球约有2.54亿慢性HBV感染者，我国慢性HBV感染人数约占全球慢性HBV感染人数的三分之一，并且每年死于慢性HBV感染相关终末期肝病的人数约占全球的一半。此外，我国80%以上的肝细胞癌患者具有HBV感染背景。因此，HBV感染仍严重影响着我国人民的身体健康。HBV核心蛋白（HBV core protein，HBc）在HBV复制及其致病过程中均发挥着重要作用，因此其是治疗HBV感染的重要靶点之一。

近日，北京大学基础医学院王杰课题组在AdvancedScience期刊发表研究论文Anticodon Engineered Transfer RNA (tRNASUAG) Inhibits Hepatitis B Virus Replication by PromotingtheDegradation of Core Protein。该论文揭示了反密码子工程化转运RNA（anticodon engineered transfer RNA，ACE-tRNA）通过促进HBc蛋白降解抑制HBV复制的分子机制及其潜在的应用价值。

ACE-tRNA是一种广泛用于治疗无义突变所致遗传性疾病的分子工具。这类患者由于基因的无义突变导致某个功能蛋白的编码区出现提前终止密码子（premature termination codon，PTC），进而产生功能缺失的截短蛋白并导致患者出现遗传性疾病。ACE-tRNA治疗这类疾病的原理是将天然tRNA的反密码子环进行改造，使其能够与某一种终止密码子（UAA、UAG或UGA）进行碱基互补配对，进而通过通读由无义突变导致的PTC恢复全长蛋白的产生。大量研究已证实ACE-tRNA难以通读人类基因mRNA的正常终止密码子，这与人类基因长期进化的mRNA 3’ UTR区的高级结构等因素有关，进而确保了ACE-tRNA应用的安全性。

本课题组前期研究发现HBc的终止密码子在所有基因型HBV中高度保守，均为UAG，而其他病毒蛋白的终止密码子则为UAA或UGA。HBV基因组包含C、P、S和X四个开放阅读框（open reading frame，ORF），C ORF编码的HBc和P ORF编码的HBV DNA聚合酶均由HBV前基因组RNA（pregenomic RNA，pgRNA）翻译产生。P ORF位于C ORF之后，并与C ORF部分重叠。此外，另一个高度保守的终止密码子UAA位于HBc正常终止密码子UAG之后，二者间隔5个氨基酸，进而使得C ORF的正常终止密码子UAG在某些程度上类似于PTC。在此基础上，本研究设计了三个靶向UAG的ACE-tRNA，并发现不同的ACE-tRNA均可不同程度地通读HBc的正常终止密码子UAG。其中，由携带丝氨酸的tRNA改造而来的ACE-tRNA（tRNASUAG）可显著降低HBc蛋白水平。

进一步，本研究发现tRNASUAG在通读HBc正常终止密码子UAG后将可磷酸化的丝氨酸引入HBc蛋白的羧基端结构域，进而通过增强HBc蛋白羧基端的磷酸化促进其经泛素-蛋白酶体途径降解，从而实现对HBV复制的抑制。此外，本研究基于tRNA可用于构建串联表达框的特性，设计了tRNASUAG-gHBV1-tRNASUAG-gHBV2-tRNASUAG串联表达框。基于该串联表达系统，本研究有效整合了ACE-tRNA和CRISPR/Cas9技术，并实现了对HBV复制的多靶点联合抑制，进而有助于清除HBV感染。

与HBV衣壳组装调节剂（CAMs）类药物相比，ACE-tRNA在体内遵循天然tRNA的代谢过程，因此其几乎不会导致肝肾代谢压力，具有更高的安全性。与HBV特异的小干扰RNA（siRNA）和反义寡核苷酸（ASO）相比，ACE -tRNA仅靶向病毒蛋白高度保守的终止密码子，因此病毒准种的多样性对ACE-tRNA的影响远低于需要与HBV RNA序列高度互补配对的siRNA或ASO。此外，由于大部分病毒的基因组均存在不同编码序列部分重叠的现象，因此ACE-tRNA具有广泛的抗病毒应用前景。本研究首次通过ACE-tRNA调控病毒蛋白的表观遗传学修饰，进而通过影响病毒蛋白的水平调控病毒的复制，进一步拓宽了ACE-tRNA的应用范围。

北京大学基础医学院王杰副研究员为该论文的通讯作者，基础八年制杨兴雯博士为该论文的第一作者。北京大学基础医学院刘小云研究员和李杰教授为该研究提供了指导并做出了重要贡献。同时，北京大学基础医学院鲁凤民教授、杨恩策研究员和武汉大学基础医学院夏宇尘教授为该研究提供了帮助和指导。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202503534

制版人：十一

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