呼吸道合胞病毒(RSV)
呼吸道合胞病毒(Respiratory Syncytial Virus, RSV)是一種非節(jié)段性的單股負(fù)鏈RNA病毒,屬于副粘病毒科(Paramyxoviridae),肺炎病毒屬,因其能將感染的細(xì)胞融合而得名。RSV可在全球范圍內(nèi)引起嬰幼兒、老年人和免疫功能低下者呼吸道感染,是5歲以下兒童下呼吸道感染的主要致病原因,每年導(dǎo)致約3300萬例下呼吸道感染病例,其中中國約占十分之一,即350萬例。據(jù)估計,我國每年因RSV感染住院的嬰幼兒人數(shù)在30萬到50萬之間。
1. RSV病毒的結(jié)構(gòu)
RSV的病毒顆粒形態(tài)多樣,包括球形、不對稱形和絲狀形,直徑約為130納米,長度可以從幾百納米到超過10微米不等。
RSV的結(jié)構(gòu)組成主要包括病毒包膜和內(nèi)部的核糖核蛋白復(fù)合體(RNP)。病毒包膜由融合蛋白(F)、附著蛋白(G)和小疏水蛋白(SH)等糖蛋白組成。這些糖蛋白在病毒的吸附、融合和感染過程中起著重要作用。其中,G蛋白是病毒的主要附著蛋白,負(fù)責(zé)與宿主細(xì)胞受體結(jié)合;F蛋白則介導(dǎo)病毒囊膜與宿主膜的融合。RSV的核糖核蛋白復(fù)合體由RNA和核衣殼蛋白(N蛋白)組成,這些復(fù)合體在病毒顆粒內(nèi)部形成螺旋狀結(jié)構(gòu),保護(hù)并復(fù)制病毒的RNA [1]。

圖1. 呼吸道合胞病毒結(jié)構(gòu)
RSV病毒的基因組由具有10個開放閱讀框(ORF)的單鏈負(fù)義RNA組成,總長度約為15.2kb。它編碼11種結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)蛋白,這些蛋白在病毒的復(fù)制、裝配和感染過程中發(fā)揮著各自的作用。具體列舉如下:
蛋白名稱 | 功能描述 |
---|---|
融合蛋白(F) | 介導(dǎo)病毒與宿主細(xì)胞膜的融合,使病毒進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。是產(chǎn)生中和抗體的重要抗原位點(diǎn),也是誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫原性和抗病毒的主要靶點(diǎn)。 |
黏附蛋白(G) | 負(fù)責(zé)將病毒吸附到宿主細(xì)胞表面,啟動感染過程。G蛋白高度變異,與抗原表位決定簇和病毒基因多樣性的關(guān)系密切,在區(qū)分RSV A、B亞型方面起重要作用。 |
小疏水蛋白(SH) | 一種跨膜蛋白,具體功能可能涉及病毒的感染和復(fù)制過程,但相對于F和G蛋白,其重要性較低。 |
核蛋白(N) | 與病毒的RNA結(jié)合,形成核衣殼,保護(hù)病毒的遺傳物質(zhì)。 |
磷酸蛋白(P) | 與N蛋白和L蛋白一起構(gòu)成病毒的復(fù)制復(fù)合物,參與病毒的復(fù)制過程。 |
RNA聚合酶蛋白(L) | 具有RNA聚合酶活性,負(fù)責(zé)病毒的RNA合成和復(fù)制。 |
基質(zhì)蛋白M1(M) | 位于脂質(zhì)包膜下方,與復(fù)制復(fù)合物結(jié)合,參與病毒的裝配過程。 |
基質(zhì)蛋白M2(M2-1) | 與M蛋白一起參與病毒的裝配和出芽過程,同時可能具有調(diào)節(jié)病毒RNA合成的作用。 |
基質(zhì)蛋白M2-2(M2-2) | 參與病毒的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程,可能通過調(diào)節(jié)病毒RNA的合成來影響病毒的復(fù)制效率。 |
非結(jié)構(gòu)蛋白NS1 | 具體功能尚不完全清楚,但可能參與調(diào)節(jié)病毒的復(fù)制和感染過程。 |
非結(jié)構(gòu)蛋白NS2 | 同樣具有調(diào)節(jié)病毒復(fù)制和感染過程的功能,但具體機(jī)制尚待研究。 |
2. RSV病毒的感染機(jī)制
RSV的感染機(jī)制涉及多個步驟,如病毒的附著、進(jìn)入、復(fù)制、組裝和釋放:
向內(nèi)是由8片單鏈RNA組成的病毒基因組(僅甲型和乙型)。RNA被核蛋白和異三聚體RNA依賴的RNA聚合酶(三個亞單位:PB1、PB2和PA)包裹,組裝成螺旋狀的核糖核蛋白(RNP)復(fù)合物。核外蛋白(NEP)也存在于病毒內(nèi)部。
- 病毒附著:通過飛沫傳播,首先附著在宿主的上呼吸道上皮細(xì)胞表面。病毒表面的G蛋白(糖蛋白)識別并結(jié)合到宿主細(xì)胞表面的特定受體。這些受體包括硫酸肝素蛋白多糖(HSPGs)和其他可能的受體分子。
- 病毒進(jìn)入:附著完成后,病毒表面的F蛋白(融合蛋白)發(fā)生構(gòu)象變化,介導(dǎo)病毒囊膜與宿主細(xì)胞膜的融合后,病毒的核衣殼進(jìn)入宿主細(xì)胞。除了膜融合,RSV還可以通過內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。病毒被宿主細(xì)胞的胞吞作用攝入,形成內(nèi)吞體。在內(nèi)吞體內(nèi),酸性環(huán)境促使F蛋白進(jìn)一步激活,最終導(dǎo)致病毒囊膜與內(nèi)吞體膜融合,釋放病毒核衣殼到細(xì)胞質(zhì)中。
- 病毒復(fù)制:病毒核衣殼進(jìn)入宿主細(xì)胞后,RSV的核衣殼解體,釋放出單股負(fù)鏈RNA基因組。病毒RNA基因組被病毒RNA依賴的RNA聚合酶(由L蛋白和P蛋白組成)識別并轉(zhuǎn)錄成正鏈mRNA。這些mRNA隨后被翻譯成病毒蛋白,包括結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。病毒RNA聚合酶還負(fù)責(zé)合成新的負(fù)鏈RNA基因組,這些基因組將被包裝進(jìn)新的病毒顆粒中。
- 病毒組裝與釋放:新合成的病毒RNA與N蛋白結(jié)合,形成新的核衣殼。新的核衣殼移動到宿主細(xì)胞的細(xì)胞膜附近,與M蛋白相互作用,招募囊膜上的G蛋白和F蛋白,形成新的病毒顆粒。成熟的病毒顆粒通過宿主細(xì)胞膜的出芽過程被釋放到細(xì)胞外環(huán)境中。這個過程中,病毒顆粒獲得了宿主細(xì)胞膜的一部分作為自己的囊膜。
- 免疫反應(yīng)與病理:感染觸發(fā)宿主的先天免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。先天免疫反應(yīng)包括產(chǎn)生干擾素和其他炎癥介質(zhì),而適應(yīng)性免疫反應(yīng)則涉及產(chǎn)生特異性抗體和T細(xì)胞應(yīng)答。RSV感染導(dǎo)致氣道上皮細(xì)胞損傷,炎癥細(xì)胞浸潤,氣道分泌物增多,氣道狹窄和高反應(yīng)性。這些病理變化可以引起咳嗽、喘息、呼吸困難等癥狀,嚴(yán)重時可能導(dǎo)致支氣管炎和肺炎。
了解RSV病毒的感染機(jī)制對于開發(fā)有效的預(yù)防和治療策略至關(guān)重要。目前,針對RSV感染的疫苗和抗病毒藥物的研發(fā)正在取得進(jìn)展,旨在通過干預(yù)這些關(guān)鍵步驟來減輕RSV的傳播和致病性。
3. RSV抗病毒藥物研究主要靶點(diǎn)及相關(guān)藥物研究進(jìn)展
RSV抗病毒藥物研究的相關(guān)靶點(diǎn)主要包括F蛋白、RNA聚合酶、核苷類似物、宿主因子以及脫氧鳥嘌呤核苷酸合成途徑等。這些靶點(diǎn)的研究為開發(fā)新型抗RSV藥物提供了重要的基礎(chǔ)。
- 融合蛋白(F蛋白):蛋白是RSV進(jìn)入宿主細(xì)胞的關(guān)鍵因素,通過介導(dǎo)病毒包膜與宿主細(xì)胞膜的融合來完成病毒的進(jìn)入過程。因此,針對F蛋白的抑制劑是研究的重點(diǎn)之一。例如,GS-5806和BMS-433771都是通過抑制F蛋白介導(dǎo)的膜融合來阻止病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞 [2]。此外,RV521也是一種針對RSV-F蛋白的小分子抑制劑,已在臨床試驗中顯示出減少病毒載量和改善疾病嚴(yán)重程度的效果 [3]。
- 核苷酸依賴性RNA聚合酶(RdRp):RSV的RNA聚合酶是另一個重要的藥物靶點(diǎn)。通過抑制病毒的RNA復(fù)制過程,可以有效阻斷病毒的生命周期。例如,結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計策略發(fā)現(xiàn)了針對RSV RdRp的新異構(gòu)體結(jié)合位點(diǎn),開發(fā)出了一些具有抗病毒活性的小分子抑制劑 [4]。
- 宿主因子:近年來,越來越多的研究開始關(guān)注針對宿主因子的抗病毒藥物開發(fā)。例如,核糖核蛋白(N蛋白)和G蛋白也是重要的靶點(diǎn),因為它們在病毒感染過程中起著關(guān)鍵作用 [5]。此外,核仁蛋白(nucleolin)也被發(fā)現(xiàn)是RSV的重要受體,針對其RNA結(jié)合域的藥物可以有效抑制RSV感染 [6]。
- 脫氧鳥嘌呤核苷酸合成途徑:一些研究表明,通過抑制宿主細(xì)胞中的脫氧鳥嘌呤核苷酸合成途徑,也可以有效抑制RSV的復(fù)制。例如,probenecid這種FDA批準(zhǔn)的藥物通過抑制有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(OATs),顯示出對RSV復(fù)制的抑制作用 [7]。
4. RSV研究相關(guān)重組蛋白
Target | Product Name | Source | Tag Info | Product Code |
---|---|---|---|---|
N | Recombinant Bovine respiratory syncytial virus Nucleoprotein (N) | E.coli | N-terminal 6xHis-SUMO-tagged | CSB-EP339612BKT |
F | Recombinant Human respiratory syncytial virus A Fusion glycoprotein F0 (F), partial | E.coli | N-terminal 6xHis-B2M-tagged | CSB-EP356041HPO |
F | Recombinant Human respiratory syncytial virus A Fusion glycoprotein F0 (F), partial | E.coli | N-terminal 6xHis-tagged | CSB-EP356041HPOa0 |
F | Recombinant Human respiRatory syncytial virus A Fusion glycoprotein F0 (F), partial | Yeast | N-terminal 6xHis-tagged | CSB-YP356041HPO |
G | Recombinant Human respiratory syncytial virus A Major surface glycoprotein G (G), partial | Baculovirus | N-terminal 10xHis-tagged and C-terminal Myc-tagged | CSB-BP365937HPO |
G | Recombinant Human respiratory syncytial virus A Major surface glycoprotein G (G), partial | E.coli | N-terminal 6xHis-SUMO-tagged | CSB-EP365937HPO |
G | Recombinant Human respiratory syncytial virus A Major surface glycoprotein G (G), partial, Biotinylated | E.coli | N-terminal 6xHis-SUMO3-Avi-tagged | CSB-EP365937HPOm4-B |
F | Recombinant Human respiratory syncytial virus A Fusion glycoprotein F0 (F), partial | E.coli | N-terminal 10xHis-tagged and C-terminal Myc-tagged | CSB-EP319265HPWb1 |
G | Recombinant Human respiratory syncytial virus B Major surface glycoprotein G (G), partial | E.coli | N-terminal 6xHis-tagged | CSB-EP323293HPX |
N | Recombinant Human respiratory syncytial virus B Nucleoprotein (N) | E.coli | N-terminal 10xHis-tagged and C-terminal Myc-tagged | CSB-EP340633HPX |
F | Recombinant Human respiRatory syncytial virus B Fusion glycoprotein F0 (F), partial | Yeast | N-terminal 6xHis-tagged | CSB-YP516611HXK |
M2-1 | Recombinant Human respiratory syncytial virus B Matrix M2-1 (M2-1) | E.coli | N-terminal 6xHis-tagged and C-terminal 6xHis-tagged | CSB-EP518618HXK |
參考文獻(xiàn):
[1] Crystal structure of a nucleocapsid-like nucleoprotein-RNA complex of respiratory syncytial virus. Science, 2009.
[2] Oral GS-5806 Activity in a Respiratory Syncytial Virus Challenge Study. The New England Journal of Medicine, 2014.
[3] A Randomized, Placebo-Controlled, Respiratory Syncytial Virus Human Challenge Study of the Antiviral Efficacy, Safety, and Pharmacokinetics of RV521, an Inhibitor of the RSV-F Protein. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2020.
[4] Structure-Based Discovery of Allosteric Inhibitors Targeting a New Druggable Site in the Respiratory Syncytial Virus Polymerase. ACS Omega, 2024.
[5] Progress in studies on drugs and their target points against respiratory syncytial virus. Chinese Journal of Clinical Hepatology, 2020.
[6] Identification of RSV Fusion Protein Interaction Domains on the Virus Receptor, Nucleolin. Viruses, 2021.
[7] Probenecid Inhibits Respiratory Syncytial Virus (RSV) Replication. Viruses, 2022.