分享一篇发表在Nature上的文章：Cotranslational prolyl hydroxylation is essential for flavivirus biogenesis，通讯作者是来自加州大学旧金山分校的Raul Andino教授和斯坦福大学的Judith Frydman，他们的研究方向分别是RNA病毒和蛋白质折叠与质量控制。
RNA病毒通过控制宿主核糖体来促进病毒蛋白的产生。病毒RNA(vRNA)必须持续翻译，而宿主mRNA的翻译会被抑制，从而减少抗病毒反应，这导致了宿主细胞非典型翻译策略的演变。在本文中，作者希望探究RNA病毒重塑宿主翻译的机制。
首先，作者检查了脊髓灰质炎病毒(PV)、登革热病毒(DENV)和Zika病毒(ZIKV)在Huh7宿主细胞中的翻译。发现病毒蛋白产量的增加导致全局翻译被病毒抑制。在翻译关闭之前、期间和之后使用LC-MS/MS检测多聚核糖体组成，鉴定到1000多种宿主蛋白，发现细胞骨架、内质网(ER)、线粒体相关蛋白被耗尽，而诸如翻译调节因子、分子伴侣等蛋白被检测到与多聚核糖体相互作用。进一步分析表明，三种病毒都从多聚核糖体中驱逐了翻译起始和RNA质量控制的因子，可能是为了使宿主的翻译和抗病毒反应失效。ZIKV和DENV两种黄病毒招募了类似的ER驻留因子，涉及蛋白折叠、糖基化、脂质稳态等。
值得注意的是，ZIKV和DENV多聚核糖体都招募了ER驻留的脯氨酰羟化酶，以修饰胶原蛋白P4HA1&2,、P3H1&2的脯氨酸残基及其结构支架蛋白CRTAP。此外，还招募了胶原蛋白的特异性伴侣HSP47和ER驻留的脯氨酰异构酶FKBP10&11，它们共同引入羟脯氨酸修饰，而这种修饰是胶原蛋白折叠、分泌和维持结构完整性所必须的。对脯氨酰羟化酶P4HA1或P4HA2的敲除均能降低ZIKV和DENV的传染性。此外，使用胶原合成抑制剂或脯氨酸羟化酶抑制剂处理均能降低病毒滴度，但胞质非胶原脯氨酸羟化酶抑制剂则没有效果。
接下来，作者在野生型和敲低P4H的细胞(cP4H-KD)中感染ZIKV，并对多聚核糖体进行了质谱分析。发现在相近的病毒新生多肽水平下，没有观察到cP4H-KD中的多聚核糖体重塑，这表明下游新病毒的生成需要胶原脯氨酸羟化酶的参与，且实验证实原有的羟脯氨酸修饰在cP4H-KD细胞中被消除。ZIKV和DENV的主要羟脯氨酸残基映射到病毒蛋白酶的跨膜辅助因子NS2B上的保守脯氨酸残基，因此作者进一步比较了ZIKV多肽在两种细胞中的合成，发现cP4H-KD细胞中，NS2B两个羟脯氨酸位点的上游N端蛋白丰度远低于野生型，而下游C端新生多肽含量与野生型相似。作者认为NS2B中脯氨酸羟基化的缺失可能导致了N端病毒蛋白区域的错误折叠和降解。随后通过蛋白酶体抑制剂处理细胞，发现NS1的表达水平的确能被部分挽救。
总之，作者对RNA病毒感染过程中多聚核糖体特异性的蛋白质组学进行了研究，提供了大量宿主-病毒蛋白相互作用信息，对病毒如何影响宿主细胞翻译机制提供了许多新见解。特别是发现了黄病毒生物发生过程中招募内质网驻留的脯氨酸羟化酶，对该酶的抑制会导致病毒NS2B蛋白的聚集和其它病毒蛋白的降解，并能降低病毒滴度，有望针对脯氨酸羟化酶抑制剂发展新的抗黄病毒药物。
文章作者：WFZ
责任编辑：LDY
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03851-2
原文引用：DOI：10.1038/s41586-021-03851-2
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