乙肝结构主要特点和相对于复制周期的药研靶点
乙肝病毒是一种古老的小型嗜肝DNA病毒,只有深入了解这种病毒结构,科研人员才可以掌握开发有针对性的医药技术。接下来,我们从HBV的结构、基因组和复制周期简要作个介绍。
了解乙肝结构特点,掌握HBV复制周期,是开发新靶点的基础
HBV的包膜是由脂质双层形成的,其中包含小、中和大尺寸乙肝表面抗原(S-HBsAg、M-HBsAg 和 L-HBsAg)嵌入为跨膜蛋白。包膜围绕着一个由120个核心蛋白(HBcAg)二聚体形成的核衣壳,它用来存储乙肝病毒基因组和聚合酶(HBV Pol)。乙肝病毒基因组,由3.2kb松弛环状DNA(rcDNA)分子组成。
它包含四个开放阅读框(ORF),分别为编码聚合酶(P)、表面(S)、前核心/核心(C)和X。乙肝病毒的复制和转录受到其调控元件控制,比如增强子、启动子(S1、S2、pre-core、core 和 X);和衣壳化(ε)、聚腺苷酸化和复制信号。病毒基因组的一个重要特点是其ORF的重叠。重叠区域的缺失和非同义突变,会影响HBV基因型的进化和pre-S 结构域的分化(感染过程中的关键)。
乙肝病毒基因组的变异性,不仅是由病毒适应性和HBV Pol缺乏纠正活性驱动的,而且突变体也是由内源性(宿主免疫压力)和外源性(抗病毒药物和疫苗接种)因素施加压力导致的。全球已有发现pre-S1区域存在强选择,该区域和编码HBV Pol间隔区的核苷酸重叠,相对适应非同义突变。这些变体的积累为构象结构变化提供灵活性,并对免疫选择压力做出反应。
科研人员除了掌握HBV的主要结构还远远不够,还需要深入了解HBV的复制周期。乙肝病毒复制周期开始于L-HBsAg与牛磺胆酸钠转运多肽 (NTCP) 的结合,以介导病毒颗粒进入肝细胞。病毒被内吞并运输到细胞核,而病毒衣壳则被去包膜。
病毒基因组似乎通过核孔进入细胞核,被宿主因子修复并转化为共价闭合环状DNA(cccDNA)的形式。目前为止,科学家的共识是,这种复制中间体与宿主蛋白结合形成了病毒微染色体,作为病毒RNA转录的模板。生产出的五种病毒mRNA,包括前基因组RNA(pgRNA),它是乙肝病毒复制的主要中间体。
pgRNA被输出到细胞质中,它的5' 端与HBV Pol结合并诱导包装过程。随后在核衣壳内,pgRNA被病毒聚合酶逆转录成为新的rcDNA。又或者是形成双链线性DNA(dslDNA),并在HBVDNA整合到宿主基因组中发挥重要作用。成熟的衣壳,可以将rcDNA递送至细胞核中,增加cccDNA的含量,或者与内质网(ER)中的HBV表面蛋白结合,以病毒粒子的形式分泌到肝细胞外。
小番健康结语:我们都知道,目前全球HBV药物开发基本是针对HBV复制周期的,所以深入了解复制周期每一个步骤都是科研人员十分关心的课题。可以简要归纳目前全球科研人员已掌握的HBV复制周期过程即:
HBV通过NTCP进行内吞作用。在细胞内,rcDNA进入细胞核,在那里修复形成cccDNA。后者形成用于乙肝病毒RNA转录的病毒微染色体。pgRNA与胞质溶胶中HBV Pol结合以诱导包装过程,随后合成HBVDNA。新的病毒颗粒在ER中组装并易位,以病毒粒子的形成分泌到肝细胞外。