流感病毒作為嚴重威脅人類健康并造成重大經濟損失的病原體，不僅引發季節性流行，還可能導致全球性流感大流行。流感病毒基因組RNA合成調控是病毒生命周期的關鍵環節，因此是基礎理論研究與抗病毒策略開發重點關注的前沿熱點領域。在流感病毒生命周期中，病毒基因組RNA在早期進行高效轉錄（vRNA→mRNA）來合成病毒的蛋白質，而在后期主要進行病毒基因組高效復制（vRNA→cRNA→vRNA）來合成更多的子代病毒基因組，這種由早期轉錄優勢向后期復制優勢轉換的發生機制長期未解。

中國科學院微生物研究所鄧濤研究員團隊長期致力于流感病毒RNA合成調控機制的研究。團隊前期研究首次報道，病毒早期表達蛋白NS1和晚期表達蛋白NS2參與動態調控病毒RNA的轉錄與復制，其中，NS2蛋白可發揮抑制轉錄和促進復制的雙重功能（Journal of Virology, 2023）；利用重組突變病毒感染系統揭示了NS2蛋白通過與病毒聚合酶（RdRp）協同作用發揮促進復制功能（Journal of Virology, 2024）；通過解析病毒NS2-RdRp復合體的高分辨率結構（~3.0 ?），首次揭示了NS2通過干擾RdRp與宿主Pol II CTD結合從而抑制轉錄的分子機制（EMBO Reports, 2024）。然而，NS2蛋白在促進病毒RNA復制過程中的具體作用環節及其分子機制仍不明確。

2025年1月29日，中國科學院微生物研究所鄧濤研究員與高福院士團隊合作在Nucleic Acids Research在線發表了題為Influenza A virus NS2 protein acts on vRNA-resident polymerase to drive the transcription to replication switch的研究論文，該研究深入揭示了NS2蛋白在病毒感染過程中動態調控病毒RNA由轉錄向復制轉換從而發揮“開關”功能的作用機制。

研究團隊首先利用基于病毒RNA啟動子序列突變建立的流感病毒RNA單向復制研究系統，發現病毒RNA復制第一步vRNA→cRNA合成的活性顯著低于復制第二步cRNA→vRNA合成的活性。通過劑量依賴實驗，發現NS2蛋白能夠顯著促進病毒RNA復制第一步vRNA→cRNA合成

通過vRNA和cRNA啟動子元素移植實驗，研究發現將3'-vRNA啟動子特異性核苷酸替換為3'-cRNA啟動子特異性核苷酸后，病毒RNA復制第一步vRNA→cRNA合成活性顯著提升，表明RNA啟動子特異性核苷酸是決定RNA合成活性的關鍵特征。然而，當3'-vRNA啟動子突變為3'-cRNA啟動子特征后，病毒NS2蛋白不再進一步發揮促進病毒RNA復制的作用，表明NS2蛋白促進病毒RNA復制第一步vRNA→cRNA合成的作用與3'-vRNA啟動子序列的內在特性密切相關。

作者進一步利用高靈敏的體內互作分析NanoBiT技術，發現NS2蛋白與vRNA結合的病毒聚合酶的相互作用更強。當vRNA逐步突變為cRNA特征后，NS2與聚合酶的相互作用減弱，表明NS2特異性作用于vRNA結合的病毒聚合酶來發揮促進病毒RNA合成的調控作用。

最后，體外病毒RNA復制系統實驗也進一步證實NS2蛋白主要促進病毒RNA復制第一步vRNA→cRNA合成?；谶@些發現，作者提出NS2蛋白通過作用在vRNA結合的病毒聚合酶上，可能改變了3'-vRNA啟動子的結合狀態，從而誘導病毒聚合酶從轉錄構象轉變為復制構象。這一轉變抑制了病毒RNA轉錄，同時促進了病毒RNA復制第一步vRNA→cRNA合成，最終整體促進了病毒RNA復制，實現了病毒RNA由轉錄向復制轉換。

圖1 NS2蛋白促進病毒RNA復制第一步vRNA→cRNA合成驅動轉錄-復制轉換。

該研究揭示了NS2蛋白在病毒感染過程中發揮動態調控病毒RNA轉錄-復制轉換的“開關”作用，以確保病毒RNA在感染細胞內的高效復制擴增。這些發現為理解病毒RNA轉錄和復制調控提供了新的理論基礎，并為進一步研究NS2-RdRp復合體的構象變化以及開發新型抗病毒藥物奠定了功能基礎。

中國科學院微生物研究所與深圳市兒童醫院聯合培養博士后張磊、微生物所與云南大學聯合培養碩士研究生楊邱嫻和微生物所碩士研究生邵玥琨為論文共同第一作者，中國科學院微生物研究所鄧濤研究員和高福院士為本文共同通訊作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1093/nar/gkaf027

編輯：吃一口小貓