Cell子刊 | 军事医学研究院黎浩研究员、刘玮研究员与复旦大学药学院周璐教授揭示宿主特异性鞘磷脂影响RNA病毒复制的新机制

鞘磷脂是真核生物体内至关重要的大分子成分之一，其在质膜、内吞循环途径及反式高尔基体网络中特异性富集，在调控细胞内物质运输和细胞信号转导中发挥重要作用。此外，鞘磷脂与许多病毒感染过程密切相关，比如影响包膜病毒的入侵以及病毒的包装与出芽等过程。然而，鞘磷脂对病毒基因组复制的影响及分子机制尚不明确。

由RNA病毒引起的新发或再发传染病对公共卫生和全球经济构成了重大威胁。例如，发热伴血小板减少综合征病毒（Severe fever with thrombocytopenia syndrome virus，SFTSV）、拉沙病毒（Lassa fever virus，LASV）和严重急性呼吸综合征冠状病毒2（Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）等，不仅具有较高致病性，而且可在人与人之间有效传播。目前，仍然缺乏针对RNA病毒感染的有效抗病毒药物。这一现状迫切地突显了开发广谱抗病毒策略的必要性。深入揭示RNA病毒复制及其与宿主相互作用的共性机制，将有助于开发宿主靶向的广谱性抗病毒疗法。

2024年11月19日，军事科学院军事医学研究院黎浩研究员、刘玮研究员与复旦大学药学院周璐教授共同在Cell子刊《Cell Chemical Biology》杂志上发表题为“Host specific sphingomyelin is critical for replication of diverse RNA viruses”的研究工作。研究者发现鞘磷脂合成酶1（sphingomyelin synthase 1，SMS1；由SGMS1编码）是多种RNA病毒感染的关键宿主因子，揭示了高尔基体中SMS1合成的鞘磷脂（sphingomyelin，SM）（d18:1/16:1）与病毒RdRp中的螺旋-转-螺旋基团直接结合，促进病毒复制复合物的形成，进一步证实抑制SMS1活性可有效保护宿主免受SFTSV致死性感染。

研究者前期利用全基因组CRISPR/Cas9筛选，鉴定出细胞表面趋化因子受体2（C-C Motif Chemokine Receptor 2，CCR2）是SFTSV入侵的功能性受体¹。在此基础之上，研究者挑选出约1000个靶基因进行CRISPR/Cas9亚库筛选，发现SMS1是SFTSV感染关键宿主因子。通过sgRNA敲低或CRISPR/Cas9敲除SGMS1、以及抑制剂处理抑制SM合成通路活性，均能显著抑制SFTSV的感染。而且，敲除SGMS1也显著抑制了SARS-CoV-2、淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（Lymphocytic choriomeningitis virus，LCMV）的感染。通过靶向脂质组分析，发现SGMS1敲除显著抑制了高尔基体中多种SM的水平，通过回补实验证实SM(d18:1/16:1)对于SFTSV感染尤为重要。利用蛋白质免疫印迹分析、间接免疫荧光及荧光原位杂交联合分析证实SFTSV复制工厂定位于高尔基体，结合蛋白结构相似性搜索与生物层干涉分析等技术手段，研究者发现SFTSV RdRp中的一个螺旋-转-螺旋基团直接与高尔基体中的SM(d18:1/16:1)结合，并且在SARS-CoV-2和LCMV中也观察到了类似现象，表明这类特异性鞘磷脂可能影响多种RNA病毒的复制。

研究者通过对前期发表的SFTSV感染者PBMC的单细胞转录组测序数据进行再分析²，发现感染者SGMS1表达水平与疾病死亡结局相关。进一步基于健康供体的PBMC体外感染实验，证实了SGMS1高表达或SM(d18:1/16:1)高水平会促进SFTSV复制，提示了SGMS1在SFTSV感染发病中的生理意义。

为针对该靶点开发抗病毒药物，研究者基于分子对接设计了一种新型SMS1抑制剂，在细胞水平和动物模型上均证实该化合物能有效抑制病毒感染，能够保护小鼠免受SFTSV致死性感染，并显著减轻SARS-CoV-2感染的病理损伤。

综上，研究者鉴定并阐明了SGMS1参与多种RNA病毒复制的分子机制，促进了人们对这些RNA病毒感染致病机制的理解，并为针对该靶点的广谱抗病毒药物开发提供了科学依据。

SMS1通过合成的SM影响SFTSV复制的分子机制

军事科学院军事医学研究院黎浩研究员、刘玮研究员与复旦大学药学院周璐教授为本文共同通讯作者。军事科学院军事医学研究院硕士研究生韩硕、叶晓磊与复旦大学药学院博士研究生杨金童为本文共同第一作者。该工作受到国家重点研发计划与国家自然科学基金项目的资助。

黎浩研究员专注于蜱传布尼亚病毒感染致病机制研究，在SFTSV感染炎性特征与分子机制探索、感染相关宿主因子鉴定、宿主抵抗SFTSV感染机制解析，以及抗SFTSV策略开发等方面，取得系列创新性成果，并在多个国际权威期刊发表，包括Nature Microbiology（2）、Science Advances、Cell Research、Cell Chemical Biology、Cell Reports（2）、mBio等。同时，团队还深耕于新动物源性病原体发现研究，首次报道多种对人具有感染致病性的新病原体，阐明感染与流行特征，研究成果发表于New England Journal of Medicine（2）、Lancet Infectious Diseases（3）、Annals of Internal Medicine、eBioMedicine（2）、Clinical Infectious Diseases（2）、Emerging Infectious Diseases（6）、Emerging Microbes & Infections（4）等国际知名期刊。

文献：

1. Zhang L Peng X, Wang Q, et al. CCR2 is a host entry receptor for severe fever with thrombocytopenia syndrome virus.Sci Adv. 2023;9:eadg6856.

2. Li H, Li X, Lv S, et al. Single-cell landscape of peripheral immune responses to fatal SFTS.Cell Rep. 2021;37(8):110039.

原文链接：https://authors.elsevier.com/a/1k7fZ8jWWJxMTU

本期编辑：可爱晨