干细胞环结合蛋白SLBP通过调控核糖体移码促进SARS-CoV-2复制的机制研究

时间：2025年6月14日

来源：Signal Transduction and Targeted Therapy

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本研究揭示了宿主蛋白SLBP通过与SARS-CoV-2的-1程序性核糖体移码(-1 PRF)RNA特异性结合，促进病毒复制的分子机制。研究人员通过RNA pull-down联合质谱筛选发现SLBP等5个宿主因子能直接结合-1 PRF RNA，其中SLBP通过优先结合茎环3区域增强移码效率，重塑宿主因子互作网络。该发现为COVID-19治疗提供了新的潜在靶点，相关成果发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》。

在COVID-19全球大流行的背景下，SARS-CoV-2持续变异的特性给疫苗和药物研发带来严峻挑战。病毒依赖-1程序性核糖体移码(-1 programmed ribosomal frameshifting, -1 PRF)机制精确调控非结构蛋白的表达比例，这一过程被认为是高度保守的治疗靶点。然而，宿主因子如何调控-1 PRF效率仍是未解之谜。

中国医学科学院等机构的研究团队通过系统性研究，首次发现干细胞环结合蛋白(Stem Loop Binding Protein, SLBP)作为关键宿主因子，通过与-1 PRF RNA的茎环3(SL3)区域特异性结合，显著增强核糖体移码效率并促进病毒复制。该研究不仅揭示了SLBP-SL3互作的分子基础，还阐明了由FUBP3、RPL10A等蛋白组成的动态调控网络，为开发靶向病毒翻译机制的新型抗冠状病毒药物提供了理论依据。研究成果发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》。

研究主要采用四种关键技术：1) RNA pull-down联合质谱技术筛选-1 PRF RNA结合蛋白；2) 基于深度学习的PrismNet模型预测RNA-蛋白互作；3) 双荧光素酶报告系统定量移码效率；4) 单分子荧光原位杂交(smFISH)可视化RNA-蛋白共定位。所有实验均在生物安全三级(BSL-3)实验室使用GD108和Omicron等多种病毒株完成验证。

【RESULTS】

五宿主因子与SARS-CoV-2-1 PRF RNA互作的鉴定
通过tRSA标记的RNA pull-down结合质谱分析，从H1299细胞裂解液中鉴定出122个与-1 FSE RNA、65个与-1 PRF RNA互作的蛋白。KEGG分析显示这些蛋白显著富集于核糖体和剪接体通路。最终确认FUBP3、SLBP、RPL10A、RPS3A和RPS14五个核心宿主因子能特异性结合-1 PRF RNA。
宿主因子异常表达对病毒复制的影响
过表达这五个因子使SARS-CoV-2 GD108株的基因组RNA(gRNA)和亚基因组RNA(sgRNA)水平提升2-3倍，而siRNA敲除则使病毒载量降低55%。激光共聚焦显示SLBP敲除使核衣壳蛋白(N蛋白)表达减少50%，该现象在Omicron变异株中同样存在。
宿主因子调控-1 PRF效率的验证
双荧光素酶报告系统显示，过表达SLBP使移码效率(F/R比值)提升40%，而敲除使其降低30%。体外兔网织红细胞裂解物(RRL)实验证实，重组GST-SLBP蛋白能剂量依赖性增加Flag标记的移码产物。
SLBP与-1 PRF RNA的互作特征
PrismNet预测显示SLBP与-1 PRF RNA结合概率达0.922。EMSAs和截断突变实验证实SLBP优先结合SL3区域，关键结合序列为AUGUCGUA。分子对接发现SLBP的S94氨基酸残基对结合至关重要，该位点突变使互作完全消失。
SLBP调控的宿主因子网络重构
Native-PAGE揭示SLBP参与形成93kDa至670kDa的多种核糖核蛋白复合物。SLBP敲除后，FUBP3和RPS3A与-1 PRF RNA的结合减少，而RPL10A结合增强，表明SLBP作为支架蛋白动态调控复合物组装。

【讨论与结论】
该研究首次系统阐明了SLBP通过特异性识别SARS-CoV-2基因组保守的SL3结构域，促进-1 PRF效率的分子机制。特别值得注意的是，即使在Omicron等高变异株中，-1 PRF序列仍保持100%保守性，使SLBP成为广谱抗病毒药物的理想靶点。研究发现SLBP通过S94介导的RNA结合能力，协调FUBP3、RPL10A等因子形成动态调控网络，这一发现为理解病毒劫持宿主翻译机器的策略提供了新视角。

与已知的抗移码蛋白Shiftless(SFL)相比，SLBP展现出独特的"分子开关"特性——既能直接增强移码效率，又能重塑宿主因子互作格局。这种双重功能使其成为连接宿主防御系统和病毒复制机制的关键节点。研究提出的"RNA-蛋白复合物动态平衡"模型，为开发靶向病毒RNA结构的抑制剂（如干扰SLBP-SL3互作的小分子）奠定了理论基础。

该成果不仅为COVID-19治疗提供了新策略，其建立的-1 PRF调控因子筛选平台，还可应用于其他依赖程序性移码的病毒研究，如HIV和寨卡病毒等。未来研究可进一步解析SLBP复合物的精确三维结构，并开发基于深度学习的虚拟筛选方法，加速靶向该通路的新型抗病毒药物研发。