Cell：解旋RNA：诺如病毒生命周期的结构密码与减毒奇迹

发布时间：2026-09-20来源：bioart

诺如病毒

作为杯状病毒科的单股正链RNA病毒，是全球范围内导致胃肠疾病的主要病原体，然而目前仍缺乏有效的治疗手段与疫苗策略。RNA病毒受限于紧凑的基因组容量，必须在同一RNA分子上编码多重调控信息，其中高级RNA结构被认为是拓展其功能谱的关键介质，但在真实感染背景下系统刻画这些结构并解析其体内适应性及免疫识别作用的研究极为有限。

鼠诺如病毒

（

MNV

）

作为

人诺如病毒

（

HNV

）

的遗传可操作模型，虽在基因组架构和复制策略上与人株高度相似，但既往关于其RNA结构调控的研究多依赖计算机预测或体外复性RNA，缺乏生理环境下的全基因组结构图谱，且核心亚基因组RNA启动子等元件均未在细胞内得到验证。在此背景下，借助高通量化学探针技术揭示MNV感染过程中的RNA二级结构网络，并据此设计理性减毒毒株，成为填补环境

—

结构

—

免疫链条空白的重要科学切入点。

近日，美国耶鲁大学

Anna Marie Pyle

和

Craig B. Wilen

在

Cell

期刊上发表题为

RNA structures regulate norovirus life cycle and enable rational attenuation in vivo

的研究论文，

通过全基因组原位RNA结构测绘与遗传解旋验证，证实诺如病毒特定RNA元件以翻译顺式调控维系感染适应性，并据此设计出遗传稳定、免疫原性完整的理性减毒株，为RNA病毒疫苗开发提供了结构导向新范式。

首先，

研究团队

突破了既往诺如病毒结构研究依赖体外复性RNA或纯生物信息预测的局限，创造性地在病毒感染的生理背景下部署了双通道原位化学探测体系。具体而言，以

鼠诺如病毒

CW3株感染小鼠小胶质BV2细胞，并行运用SHAPE-MaP技术

（采用2A3试剂捕获RNA骨架柔性）

与fbDMS-MaP技术

（利用增强型二甲基硫酸探针报告全部四种核苷酸的配对状态）

，获得了互补的全基因组结构反应数据集。借助ShapeMapper对修饰突变率的高精度解析及SuperFold算法以实验约束预测二级结构，

得到了迄今为止最完整的MNV 7.4 kb基因组折叠模型

：近57%的核苷酸参与碱基配对，并依据低SHAPE反应性与低香农熵

（lowSS）

标准鉴定出16个静态结构区域，其平均配对率高达66.5%，且5

’

端与3

’

端及VP1/VP2编码区形成高密度结构热点。进一步将多株系

同义突变率

（dS）

映射至该模型，得到了双链区dS显著受抑、而人类诺如GII型亦呈现相同进化压制模式的结论，从而证明RNA高级结构架构是横跨鼠及人诺如病毒属的保守基因组特征，为后续功能靶向提供了坚实的坐标系。

随后，为从相关结构关联推进至因果功能界定，利用锁核酸

（LNA/DNA混合体）

合成了靶向上述16个静态区域及对照区的

反义寡核苷酸

，通过细胞活力恢复实验与空斑形成单位定量，得到了结构特异性LNA使感染细胞死亡率回升15%

-

40%、病毒滴度最高削减1 log的直观结果，确证了绝大多数预测静态元件是病毒细胞病变与扩增所不可或缺的。为进一步排除寡核苷酸可及性干扰并深入机制，

研究团队

设计了仅改变碱基配对而不撼动蛋白编码的同义

“

结构解旋

”

突变质粒，在复苏病毒后观察到lowSS10

（位于RdRp-VP1边界亚基因组启动子下游）

在P0代即呈现近2 log滴度跌落，而lowSS1、lowSS5等亦有不同程度早期生长迟滞；特别引入VF1重叠阅读框敲除对照及补偿性碱基配对修复突变，得到了生长表型严格源于RNA空间折叠丧失而非氨基酸改变或密码子偏好扰动的结论，从而将化学结构信号稳固地转化为遗传因果证据。

在此基础上，利用萤光素酶报告构建体将lowSS1或lowSS10分别嵌入基因组/亚基因组5

’

端环境，在感染与未感染BV2细胞中均得到了lowSS1破坏降低、lowSS10破坏反常升高荧光输出的结果，进一步阐明二者分别扮演基因组非结构蛋白翻译增强子与亚基因组结构蛋白翻译抑制子的对立顺式开关，且该调控不依赖病毒因子。随后将视角从细胞培养拓展至生理整体，以C57BL/6免疫健全鼠及IFNAR KO免疫缺陷鼠进行体内攻毒，利用RT-qPCR组织扫描得到了lowSS10突变使肠系膜淋巴结病毒RNA降近2 log、肠道与脾脏多不可测，且KO鼠体重维持、90%存活的显著表型，而lowSS1等亦呈现淋巴与肠段载量削减，由此刻画了RNA结构破坏对跨组织感染适应度的深层衰减图谱。

然后，聚焦于最具潜力的lowSS10解旋株，设计初次感染

—

野生型CW3再攻毒时间轴，结合血清IgG动态监测与四组织病毒载量定量，总结确认该结构减毒病毒可激发特异性体液免疫并在再次挑战时赋予肠淋巴完全保护

（组织RNA不可测或极低）

，且经连续8轮BV2细胞传代深度测序未检出任何向野生毒力序列的回复，从分子折叠、翻译解码、体内致病控制到免疫防护全链条验证了

“

以

RNA二级结构

为靶标的理性减毒

”

不仅概念可行，且具备不复发、蛋白谱完整的遗传稳健性，最终为核酸结构导向的活病毒疫苗及抗病毒策略建立了可泛化的范式基石。

综上所述，

本研究

融合高通量细胞内化学探针、进化约束解析、反义核酸与重组病毒遗传学及多物种体内评价，在生理环境下勾勒出鼠诺如病毒高阶RNA结构全景，锁定lowSS1与lowSS10等元件分别作为基因组/亚基因组翻译开关的核心功能，并利用结构破坏策略获得完全保护力且不复发的减毒活毒，从分子机制到免疫防护层面确立了以RNA二级结构为靶标的广谱疫苗设计通用原则，为难以培养的诺如病毒及其他RNA病毒防治奠定了理论与技术基石。

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