Sarbecovirus（包含SARS-CoV-2， SARS-CoV等病毒，又称：类SARS冠状病毒或沙贝病毒）编码了一套独特的辅助蛋白（accessory proteins），与病毒在细胞中的生存、适应以及天然免疫逃逸密切相关。例如，SARS-CoV-2辅助蛋白ORF9b和ORF6均属于抗病毒天然免疫应答的抑制因子。
当前，“受关注的SARS-CoV-2变种病毒”VOCs不断涌现，对全球经济和公共卫生安全带来新一轮挑战。阿尔法（Alpha），德尔塔（delta），奥密克戎（omicron）等VOCs不仅在S蛋白上发生大量突变，突破中和抗体、疫苗的保护作用，而且提高了ORF9b和ORF6等辅助蛋白的mRNA、蛋白质的表达水平，强化了变种病毒抑制天然免疫应答的能力1。
自新冠肺炎疫情爆发以来，中国医学科学院病原所崔胜团队聚焦SARS-CoV-2病毒辅助蛋白在感染建立、免疫应答中发挥的关键作用。团队成员高小攀副研究员、博士后朱凯祥等首先解析了辅助蛋白ORF9b与线粒体膜表面多功能接头蛋白TOM70复合物的晶体结构，揭示了ORF9b破坏Hsp90/TOM70互作、阻止抗病毒天然免疫信号传递的分子机制2（Gao et al.，Nat Commun 2021;12(1):2843）。
近日，中国医学科学院病原所崔胜团队和中国科学院生物物理所邓红雨团队合作开展研究，于2022年8月15日在Nature Communications杂志在线发表了题为：“Structural Basis for Sarbecovirus ORF6 Mediated Blockage of Nucleocytoplasmic Transport”的论文。研究人员分别解析了SARS-CoV-2和SARS-CoV ORF6 C-末端片段（CTT）与细胞核孔复合物组分Rae1-Nup98形成的2个复合物晶体结构（2.85 Å 和2.39 Å）。进而，他们利用生化、生物物理和细胞功能实验等多种技术揭示了ORF6 阻碍蛋白、mRNA等物质的核孔双向运输以及抑制细胞抗病毒免疫应答的分子机制。
研究人员将Sarbecovirus ORF6 CTT- Rae1-Nup98复合物的结构与已知结构数据库进行比对、分析，他们发现，Sarbecovirus ORF6与水疱性口炎病毒 (VSV) 基质蛋白 M 和疱疹病毒（MHV-68）ORF10的行为相似，这些病毒蛋白的靶点均位于Rae1-Nup98复合物表面的mRNA结合口袋（图1）。利用ITC、EMSA等技术，他们进一步证明了ORF6 CTT能够与RNA竞争结合Rae1-Nup98的mRNA口袋，从而解释了ORF6抑制mRNA核-质运输的原理。
图1 SARS-CoV-2/SARS-CoV ORF6 CTT与核孔复合物物组分Rae1-Nup98的复合物晶体结构，与VSV-M和MHV-68 ORF10结构的比较。
接下来，研究人员对ORF6进行系统突变，并通过Co-IP实验，GFP报告基因的表达测定、GFP-mRNA的核质分布测定、干扰素报告系统以及免疫荧光等实验，明确了ORF6与Rae1-Nup98互作的关键氨基酸位点，揭示了ORF6 CTT与 Rae1-Nup98的亲和力与ORF6抑制mRNA出核以及STAT分子入核的功能正相关（图2）。综合一系列研究结果，他们提出了ORF6 CTT作为一种新型免疫调节剂的潜在应用前景。
图2 SARS-CoV-2/SARS-CoV ORF6 介导的核/胞质转运阻滞与ORF6和Rae1-Nup98的亲和力正相关
中国医学科学院病原所崔胜研究员和中国科学院生物物理所邓红雨研究员为本文的共同通讯作者。崔胜课题组副研究员高小攀博士，邓红雨课题组助理研究员田华彬博士以及崔胜课题组博士后朱凯祥为本文的共同第一作者。本研究获得了中国医学科学院医学科技创新工程、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性科技先导专项（B类）、北京市自然科学基金等项目的资助。
PI课题组简介：
崔胜研究员团队主要从事冠状病毒、小RNA病毒等重要RNA病毒的入侵、复制及与宿主相互作用的分子机制研究；解析关键蛋白质结构，揭示其在感染中发挥的关键作用，从而发掘新药物靶点；基于靶点进行原创抗病毒药物设计，候选分子评价。相关研究成果发表SCI收录论文60余篇，其中以第一/通讯作者在Science，Mol Cell，Cell rep，Nucleic Acids Res，Sci Adv, Nat Commun，PNＡS，PLoS Pathog和JVI等学术期刊发表研究论文40 余篇，H-index 30。
邓红雨研究员团队长期致力于病毒复制及与宿主相互作用的研究。课题组长邓红雨现任二级研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授，中国科学院感染与免疫重点实验室副主任。获浙江大学学士学位、美国罗彻斯特大学微生物与免疫学博士学位，先后在爱因斯坦医学院及加州大学（洛杉矶）从事博士后研究、担任助理研究员及助理教授。入选中科院“百人计划”、科技部“中青年科技创新领军人才”、“国家高层次人才特殊支持计划”领军人才，获“国家杰出青年科学基金”。
邓红雨团队现阶段主要研究方向为：1.病毒复制及组装释放的分子机理（重点关注疱疹病毒及冠状病毒等囊膜病毒），近期论文见J Virol 2019 (doi: 10.1128/JVI.01422-19), J Cell Biol 2022 ( doi: 10.1083/jcb.202112081)；2.病毒与宿主特别是天然免疫系统之间的相互作用，近期论文见Sci Adv 2020 (doi: 10.1126/sciadv.abd0276), Mol Cell 2021 (doi: 10.1016/j.molcel.2021.05.002), PNAS 2020 (doi: 10.1073/pnas.2007774117)；3.新型疫苗的研发等（重点针对疱疹病毒及冠状病毒），近期论文见Cell Rep Med 2021 (doi: 10.1016/j.xcrm.2021.100448)。
参考文献：