宿主核糖体蛋白在病毒感染中的作用

宿主核糖体蛋白在病毒感染中的作用摘要病毒依赖宿主细胞的蛋白翻译机制来实现有效的复制，从而完成其生命周期并产生新的子代病毒！宿主核糖体蛋白参与病毒转录、增殖和抗病毒免疫应答,对病毒感染具有重要作用！近年来的研究表明核糖体蛋白在病毒转录物的选择性翻译中起着多方面的调节作用。本文综述了宿主核糖体蛋白在病毒感染中的作用的研究进展。关键词宿主核糖体蛋白病毒感染翻译机制核糖体是细胞不可或缺的细胞器,在生物体中负责细胞内蛋白质的生物合成过程，其生物学功能主要是将pRNA翻译成蛋白质，同时进行遗传密码的传递，充当细胞中蛋白质的翻译工厂E。真核生物的80S核糖体由两个亚单位组成：40S亚单位包含解码中心，负责监控转移RNA(tRNA)和信使RNA(pRNA)的互补性，由33个核糖体蛋白组成；60S亚单位负责催化肽键的形成，由47个核糖体蛋白组成。核糖体蛋白与核糖体RNA(rRNA)协同蛋白质合成、成熟、组装并输出到细胞质中，是pRNA翻译蛋白质过程中的关键参与者［21o核糖体蛋白作为核糖体的主要组成成分,不仅在核糖体进行生物合成阶段发挥重要的调节作用，还参与调节细胞的多种生命活动过程,如细胞增殖和凋亡、肿瘤发生、基因组完整性和发育等［31o近年来的研究发现，除上述功能外,核糖体蛋白还有可能被病毒“劫持”，参与调控病毒的蛋白翻译和复制等生命过程［41o病毒通过与宿主细胞相互作用以逃避宿主的免疫反应并刺激自身的基因表达。病毒基因组由DNA或RNA组成,它们被形成衣壳的蛋白外壳包围。尽管病毒基因组的种类不同，无论是正链还是负链，病毒都有相似的生命周期。具体来说，所有病毒都必须进入宿主细胞，复制自身基因组，合成病毒蛋白质，组装新的子代病毒粒子并离开宿主细胞回。这些步骤的顺序可能因病毒种类而异，并取决于它们的基因组大小等特征。但病毒需要宿主细胞的翻译机制，特别是核糖体和翻译因子来合成病毒蛋白质。因此,病毒进化出有效竞争细胞核糖体和翻译因子的策略。1核糖体蛋白与病毒蛋白相互作用病毒翻译过程中会引起核糖体蛋白功能特性的改变,核糖体蛋白的一些相关功能是核糖体依赖性的。例如核糖体蛋白参与病毒蛋白质生物合成时,通常独立于核糖体参与宿主细胞感染的调节。选择性翻译的核糖体蛋白特性的改变与病毒蛋白质的相互作用有关，通过直接或借助RNA解旋酶进行翻译后修饰和再分配。一些病毒已经发展到利用其蛋白“劫持”特定的核糖体蛋白以获得最佳的病毒翻译，因而核糖体蛋白与病毒蛋白的相互作用在病毒感染中起着至关重要的作用。有效抑制核糖体蛋白与病毒蛋白的结合可能成为抗病毒药物设计的一个潜在靶点。鸡传染性法氏囊病病毒的结构蛋白VP3是一种多功能蛋白，在病毒组装和致病过程中起着关键作用回，核糖体大亚基蛋白(RPL)4和18可与VP3蛋白相互作用，参与鸡传染性法氏囊病病毒复制的调控。水稻条纹病毒的核衣壳蛋白可与RPL18相互作用，通过沉默RPL18可显著降低病毒的mRNA翻译和复制［7］o对虾白斑综合征病毒的结构蛋白VP51可与RPL7相互作用参与病毒感染，添加抗RPL7抗体可抑制该病毒感染凡纳滨对虾国。人类免疫缺陷病毒I型tat蛋白通过与核糖体小亚基蛋白(RPS)3的相互作用抑制细胞增殖，并增加细胞核中RPS3的水平，从而在感染期间破坏有丝分裂纺锤体的形成［B1o口蹄疫病毒的VP1通过与RPSA相互作用来抑制后者的抗病毒反应，从而促进其复制［101o2核糖体蛋白促进病毒的翻译2.1核糖体蛋白的特殊结构促进病毒翻译在与宿主共同进化的过程中，病毒进化出不同的策略来抑制或诱导宿主翻译，同时保护自身的蛋白质合成。许多病毒通过破坏帽依赖性核糖体向宿主mRNAs的募集，从而全面干扰宿主的翻译。例如，RPL40以帽依赖的方式促进水泡性口炎病毒mRNAs的有效翻译,这可能是促进了RPL40的一种内源性翻译功能［111o在真核生物中，某些核糖体蛋白在内部核糖体进入位点(IRES)驱动的翻译过程中表现出选择性控制作用。例如，RPL38和RPL35主要通过在起始阶段促进特定mRNA的翻译实现选择性翻译的控制，一些基因组缺乏5’端帽结构的病毒使用与帽无关的翻译启动机制。事实上，已经获得最佳的病毒蛋白质合成的这些病毒，它们可促进含有病毒转录物的IRES翻译。这些目标核糖体蛋白包括RPS25"RPS5、RPS9和RACK1以及RPL10a、RPL22和RPLp1/2。其中，RACK1和RPS6是不同类型病毒性IRES的必要组分。RPL10a在促进特定种类病毒IRESs的翻译方面起着特殊的作用［121o此外，RPS25对于丙型肝炎病毒和蟋蟀麻痹病毒IRES的启动至关重要，而酵母或哺乳动物细胞中的RPS25缺失对细胞蛋白质合成的影响很小，这意味着RPS25可能是某些病毒IRES介导选择性翻译中的必需参与者。需要指出的是宿主细胞IRESs或蛋白质合成并不需要RACK1的参与。2.2核糖体蛋白与RNA解旋酶协同作用促进病毒启动翻译尽管属于60S亚单位的核糖体蛋白主要参与催化肽键形成，它们在调节特定mRNAs的选择性翻译中也发挥作用。有研究表明，RPL13为口蹄疫病毒感染期间IRES驱动翻译的关键调节因子,但它不是细胞整体翻译必需的［131o据推测，口蹄疫病毒IRES在RPL13下游招募解旋酶DDX3，以促进内部IRES驱动的翻译和病毒复制。实验表明，将DDX3敲除后，破坏了RPL13与口蹄疫病毒IRES的结合，而RPL13表达的减少削弱了DDX3直接促进IRES驱动翻译的能力。DDX3在RNA代谢的各个关键方面发挥作用,包括转录调节、剪接、mRNA输出、核糖体生物发生和翻译调节。进一步了解RNA解旋酶及其与翻译起始的关系,对于理解病毒mRNA的选择性翻译、开发有效的抗病毒药物具有重要意义。3核糖体蛋白参与病毒组装和复制RPL7作为人类免疫缺陷病毒I型Gag蛋白辅助因子，具有强大的DNA/RNA伴侣活性，Gag与RPL7的相互作用证明了RPL7有助于Gag介导的病毒颗粒的组装。RPL9也是Gag蛋白的伴侣分子，它作为核糖体大亚基的一种重要成分，与小鼠乳腺肿瘤病毒Gag蛋白在核仁中进行相互作用，这种相互作用对病毒粒子的组装起到调节作用。在许多情况下，核糖体蛋白要行使一些功能主要是通过核糖体外的特定定位来开展，如RPL22由核仁向核质转运进入细胞核后，与单纯疱疹病毒I型ICP4蛋白相互作用，这种相互作用对病毒DNA的合成和晚期基因表达有调控作用［141o4核糖体蛋白作为病毒受体病毒受体是指能够与病毒特异性结合，并介导和促进病毒侵入或感染细胞的一种宿主细胞膜组分，其化学本质大多是蛋白质，还有一些是糖蛋白、蛋白聚糖、脂类或糖脂。一般来说，病毒受体只是细胞膜表面上的正常组成成分或其胞外基质，有单体也有多分子复合物，具有特异性、高亲和性、饱和性、结合位点和靶细胞部位的有限性及独特的生物学活性等。RPSA是一种具有层粘连蛋白受体功能的核糖体蛋白，它可以与登革病毒（DENV）和黄热病病毒的包膜蛋白E结合［15］oRPSA可能是某些血清型DENV的受体或共同受体，特别是DENV1和DENV2［16，171o此外，RPSA的C-结构域包括委内瑞拉马脑炎病毒的结合位点，其N-结构域包括辛德毕斯病毒的结合位点［18'191o5结语尽管核糖体异质性和特质性的概念仍处于初级阶段，但已有可靠数据有力地证明了核糖体在翻译中起着组成作用和调节作用。核糖体蛋白参与病毒感染主要是基于其与病毒非结构蛋白的相互作用。对于许多例子来说,还不能排除其参与病毒蛋白质生物合成的可能性。由于病毒的翻译和复制是相互依赖的，因此需要将分析局限于病毒蛋白质生物合成的步骤，以获得结论性的理解抑。此外，核糖体的组成成分可能由于与特定的rnRNA调控元件（如IRESs）的相互作用而执行更特殊的活动［211o这些发现为翻译规则的传统解释增添了许多微妙的层次。为了在宿主细胞中存活并实现快速复制和增殖，病毒已经发展出多种机制来允许病毒mRNA的选择性翻译并抑制细胞mRNA的翻译。诱导宿主翻译是许多病毒通过促进病毒蛋白质合成和削弱宿主抗病毒反应来优化其复制和传播的策略［221o在这个过程中，一些核糖体蛋