北京大学鲁凤民、陈香梅/美国Blumberg研究所郭巨涛STTT：揭示宿主RNA结合蛋白TIAR调控乙型肝炎病毒复制的新机制

慢性乙型肝炎病毒（Hepatitis B virus，HBV）感染是导致肝硬化甚至肝癌的重要病因，也是全球备受关注的公共卫生问题¹。HBV的前基因组RNA（pregenomic RNA，pgRNA）既是翻译产生病毒衣壳蛋白（core protein，Cp）和聚合酶（polymerase，Pol）的双顺反子mRNA，又是逆转录形成子代病毒核酸的模板，在HBV生命周期中发挥重要作用²。作为HBV的重要结构蛋白，Cp和Pol的比例在HBV复制中受到严格调控。由于二者均由pgRNA翻译产生，且Pol的开放阅读框（open reading frame，ORF）位于Cp ORF下游，Pol如何有效翻译及如何被宿主精细调控是一个十分关键的科学问题。

2023年9月13日，北京大学基础医学院的鲁凤民/陈香梅教授团队和美国Baruch S. Blumberg研究所郭巨涛教授团队联合在Signal Transduction and Targeted Therapy杂志上在线发表题为“RNA binding protein TIAR modulates HBV replication by tipping the balance of pgRNA translation”的研究论文，首次发现RNA结合蛋白TIAR通过影响HBV pgRNA的选择性翻译调控HBV的生命周期，并提出了HBV与宿主互作精细调节Cp与Pol的平衡进而确保其高效复制的新观点。

【文章要点】

pgRNA翻译产生的Pol优先结合自身模板并启动核衣壳的组装。研究团队推测，与pgRNA结合并调控其翻译的宿主因子会有更大概率被包裹入HBV核衣壳内³。在这项研究中，作者首先利用蔗糖密度梯度离心方法得到了病毒的核衣壳，通过蛋白质质谱鉴定到49个核衣壳相关蛋白（图1 a-b）。随后，通过与pgRNA pulldown富集的蛋白相交，一共得到了15个可能通过与pgRNA结合而被包入核衣壳的蛋白，主要为RNA结合蛋白和核糖体结构蛋白。利用HBV复制细胞模型HepAD38，作者发现在检测到的RNA结合蛋白中，TIA-1相关蛋白（TIA-1 related protein，TIAR）对于HBV的复制影响最为显著（图1 c-d）。

图1 质谱鉴定 HBV衣壳相关蛋白

TIAR是一种RNA结合蛋白，其是否影响HBV复制尚未见报道。作者进一步利用HBV复制及感染细胞模型探究了TIAR对HBV复制的影响，发现敲减TIAR抑制了HBV的复制，而过表达则相反，说明TIAR具有促进HBV病毒复制的作用。

图2 TIAR促进HBV的复制

有趣的是，TIAR对于HBV所有转录本的水平并没有显著影响，但其对于Cp蛋白水平和HBV DNA水平的影响却截然相反：TIAR抑制Cp的表达，但上调分泌的HBV DNA水平（图2）。鉴于Cp与Pol均翻译自pgRNA，而Pol的适量增加有利于pgRNA逆转录形成HBV DNA⁴，作者推测，TIAR可能调控pgRNA双顺反子的翻译，使其更有利于Pol翻译。

由于目前尚无特异的Pol抗体，研究团队利用了核糖体测序（Ribo-seq）及蛋白定量质谱检测了TIAR对pgRNA翻译的影响，发现在敲减TIAR后，Cp的翻译水平下降，而Pol的翻译水平上调（图3）。随后作者利用RNA pulldown、CLIP等技术探究了TIAR在pgRNA上的结合位点，发现TIAR主要通过与pgRNA的ε茎环结合，发挥调控pgRNA选择性翻译的作用。

图3 TIAR调控pgRNA的选择性翻译

TIAR是一种重要的核穿梭蛋白，主要分布于细胞核⁵，但其发挥对翻译的调控作用需要进入细胞质中。那么，HBV复制是否影响TIAR的亚细胞定位呢？为了回答这一问题，作者利用HBV复制及感染细胞模型，通过细胞免疫荧光、胞质胞核分离技术证实HBV复制促进了TIAR的胞质易位（图4 a-b）。有趣的是，在病毒蛋白中，恰恰又是Cp导致了TIAR亚细胞定位的改变（图4 c-d），而其他病毒蛋白均无此作用。这一现象也在慢性乙型肝炎患者的免疫组化染色结果中得到了验证，在肝组织中Cp水平高的肝细胞中，TIAR蛋白更多定位在细胞质中。

图4 HBV复制及Cp表达诱导TIAR向细胞质易位

综上，该研究提出了TIAR调控HBV复制的新机制：在HBV感染肝细胞后，Cp的大量表达诱导TIAR发生胞质易位，细胞质中的TIAR结合pgRNA并调节其选择性翻译，抑制Cp而促进Pol的翻译，从而精细调节Cp与Pol的平衡，这样的负反馈调节确保了HBV在肝细胞内的高效复制。这项研究对加深HBV生命周期的认识及寻找HBV治疗的新靶点具有重要意义，同样，对于TIAR调控HBV pgRNA的具体机制仍需进一步探究。

图5 TIAR通过调节pgRNA选择性翻译促进HBV复制模式图

北京大学基础医学院教师张婷、硕士毕业生郑惠玲（现为北京大学第三医院消化科博士生）、17级基础医学八年制博士生陆丹娟为论文的共同第一作者，北京大学基础医学院陈香梅副教授、鲁凤民教授和美国Baruch S. Blumberg研究所郭巨涛教授为论文的通讯作者。研究得到中国人民解放军总医院第五医学中心刘树红教授、赵景民教授，复旦大学陈捷亮教授和厦门大学夏宁邵教授的帮助。该研究受国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划及北京市自然科学基金面上项目的资助。

参考文献

1、 中华医学会肝病学分会 & 中华医学会感染病学分会 慢性乙型肝炎防治指南（2022年版）. 中华传染病杂志. 41, 3-28 (2023).

2、 Tong, S. & Revill, P. Overview of hepatitis B viral replication and genetic variability. J Hepatol. 64, S4-S16 (2016).

3、 Liao, H., Wang, J., Liu, Y., Chen, J., Xu, D., et al. Letter to the Editor: Why Serum Hepatitis B Virus (HBV) DNA Has Higher Frequency of rtM204I/V Mutation Than Serum HBV RNA in the Same Individual? Hepatology. 73, 2075-2076 (2021).

4、Gutelius, D., Li, J., Wands, J. & Tong, S. Characterization of the pleiotropic effects of the genotype G-specific 36-nucleotide insertion in the context of other hepatitis B virus genotypes. J Virol. 85, 13278-13289 (2011).

5、Velasco, B. R. & Izquierdo, J. M. T-Cell Intracellular Antigen 1-Like Protein in Physiology and Pathology. Int J Mol Sci. 23(2022).