2025年3月12日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州獸醫(yī)研究所動物病毒分子生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)在《美國國家科學(xué)院院刊（PNAS）》上發(fā)表了題為“N6-methyladnosine of vRNA facilitates influenza A virus replication by promoting the interaction of vRNA with polymerase proteins”的研究論文。該研究揭示了流感病毒通過“劫持”宿主細(xì)胞的RNA修飾系統(tǒng)，給自身基因組打上m6A甲基化修飾這一特殊的“分子標(biāo)簽”，從而大幅提升復(fù)制效率的全新機(jī)制。

m6A甲基化修飾是真核生物中最普遍且含量最豐富的RNA修飾類型之一。通過細(xì)胞中METTL3/14等m6A甲基轉(zhuǎn)移酶，可以將帶正電荷的甲基添加到RNA分子（帶負(fù)電荷）的特定位置并改變RNA局部電荷，影響RNA的生物學(xué)性質(zhì)以及與其他分子的相互作用。而m6A修飾的RNA主要由m6A結(jié)合蛋白進(jìn)行識別，從而在分化、發(fā)育、腫瘤發(fā)生發(fā)展等多種生物學(xué)過程中發(fā)揮著重要調(diào)控功能。

RNA的m6A修飾最初于上世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)。在同一時期，就有研究發(fā)現(xiàn)流感病毒基因組RNA同樣含有m6A修飾，但其對病毒RNA的功能數(shù)十年來鮮有報(bào)道。該研究發(fā)現(xiàn)，流感病毒之所以能快速在宿主體內(nèi)復(fù)制擴(kuò)散，與其基因組RNA上的一個“小動作”密切相關(guān)。

研究人員選擇禽流感病毒（SC15）作為代表性毒株，通過m6A-RNA免疫共沉淀（meRIP）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，病毒八個片段的RNA上均含有m6A修飾。另外，不管是人流感病毒還是禽流感病毒，其病毒RNA均含有m6A修飾。

研究發(fā)現(xiàn)，甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3/14可顯著促進(jìn)流感病毒vRNA、cRNA和mRNA的表達(dá)以及病毒在細(xì)胞中的復(fù)制能力。雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)結(jié)果表明，敲低METTL3/14的表達(dá)可降低病毒聚合酶活性，過表達(dá)METTL3/14則以劑量依賴的方式增強(qiáng)病毒聚合酶活性。

RNA甲基化免疫共沉淀測序（MeRIP-seq）鑒定發(fā)現(xiàn)，流感病毒正鏈和負(fù)鏈RNA中均有m6A修飾。為了明確m6A修飾在IAV復(fù)制中的作用，研究人員在不改變編碼氨基酸的情況下突變m6A修飾的基序，并通過反向遺傳學(xué)拯救缺乏m6A修飾的重組突變病毒（rSC15-NPv-mut）。研究顯示突變毒株的復(fù)制能力顯著低于野生型毒株。進(jìn)一步體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，m6A修飾缺失可顯著降低小鼠肺臟、鼻夾和腦中的病毒載量，緩解組織病理損傷，降低病毒對小鼠的致病性。

通過深入解析，研究人員發(fā)現(xiàn)m6A缺失可減弱病毒RNA與流感病毒核糖核蛋白復(fù)合體（vRNP）蛋白之間的相互作用，進(jìn)而抑制病毒聚合酶的活性以及病毒基因組RNA的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制。這說明，m6A修飾可促進(jìn)流感病毒RNA的復(fù)制及轉(zhuǎn)錄。

最后，研究人員發(fā)現(xiàn)在正常細(xì)胞中，m6A缺失導(dǎo)致突變病毒復(fù)制能力顯著低于野生型病毒。但在METTL3基因缺失的細(xì)胞中，野生型和突變病毒的復(fù)制能力、病毒RNA表達(dá)水平以及病毒RNA和聚合酶蛋白的相互作用均顯著降低。不過m6A結(jié)合蛋白的表達(dá)水平則不影響流感病毒RNA和聚合酶蛋白的相互作用。這表明，m6A修飾對流感病毒復(fù)制和聚合酶活性的影響依賴于m6A甲基轉(zhuǎn)移酶，而不依賴于m6A結(jié)合蛋白。

綜上所述，當(dāng)病毒入侵宿主細(xì)胞后，會“偷用”宿主細(xì)胞內(nèi)的“標(biāo)簽機(jī)”（即METTL3/14等甲基轉(zhuǎn)移酶），給自己的基因組RNA打上“m6A標(biāo)簽”。這種“標(biāo)簽”就像給病毒RNA貼了一張“優(yōu)先通行證”：帶有標(biāo)記的RNA能更高效地與病毒復(fù)制所需的聚合酶蛋白結(jié)合，從而加快復(fù)制和轉(zhuǎn)錄速度。研究證實(shí)，無論是人源流感病毒，還是禽流感病毒，均普遍依賴這一機(jī)制，且無需宿主m6A結(jié)合蛋白的輔助。簡單來說，流感病毒通過給自身RNA“貼標(biāo)簽”，“騙”過了宿主細(xì)胞的防御系統(tǒng)，同時優(yōu)化了自身基因組復(fù)制的“生產(chǎn)線”。

該研究揭示了流感病毒利用宿主m6A修飾直接促進(jìn)自身基因組復(fù)制的重要調(diào)控機(jī)制，闡明了宿主表觀修飾對流感病毒復(fù)制能力和致病性的關(guān)鍵作用，為病毒的RNA修飾研究提供了范例，也為流感減毒疫苗設(shè)計(jì)和流感防治新技術(shù)研發(fā)提供了理論依據(jù)。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州獸醫(yī)研究所王倩助理研究員為本文的第一作者，朱啟運(yùn)研究員為本文的通訊作者，徐帥副研究員為共同第一作者兼共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和甘肅省科技重大專項(xiàng)等項(xiàng)目資助，同時該研究也得到國家禽流感參考實(shí)驗(yàn)室在平臺和實(shí)驗(yàn)材料等方面的大力支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2411554122

本期編輯：ChemLT