北京
小RNA病毒編碼的VP4蛋白是一種小型的天然無序蛋白，在病毒入侵時通過與宿主細胞膜或內體膜相互作用，形成具有尺寸選擇性的跨膜孔道，實現病毒基因組的傳遞。其中，VP4的一個關鍵特征是其N端會發生豆蔻酰化修飾，該修飾在多種小RNA病毒的感染時都不可或缺，而在另一些病毒中則并非必要，這提示豆蔻酰化修飾的作用復雜且高度依賴特定條件。目前，對于豆蔻酰化修飾驅動無序VP4 蛋白突破膜屏障的生物物理機制仍有待闡明。
近日，哈爾濱醫科大學孫斌教授聯合王燕教授課題組，以B組柯薩奇病毒（Coxsackievirus B，CVB）VP4為模型，通過整合多尺度分子動力學模擬與分子生物學實驗，證明豆蔻酰化修飾并非僅單純發揮膜錨定作用，而是作為多功能調節因子通過多層級的協同作用調控VP4的破膜活性。相關結果以題為“Myristoylation licenses disordered viral VP4 protein to anchor to and perforate the membrane through phase separation”發表于國際高水平期刊《eLife》。
首先，作者通過長時間粗粒度模擬發現，VP4-MYR（發生豆蔻酰化修飾的VP4）通過將N端的豆蔻酰基團插入膜內實現穩定結合，而VP4-noMYR(未發生的VP4)在接觸膜后即被彈走，始終無法錨定。此外，作者還發現VP4的高度結構柔性是其依賴豆蔻酰化修飾與膜穩定結合的關鍵前提，當柔性降低后VP4結合膜的速度以及豆蔻酰基團插入膜的深度均出現明顯減弱。
接下來，作者分別將帶有EGFP標簽的wild-type (WT) VP4和G2A mutant VP4分別轉染至HEK293T細胞中。結果顯示，豆蔻酰化修飾的WT-VP4蛋白定位在細胞膜上，而未經修飾的G2A-VP4則彌散的分布在胞漿中，證實了豆蔻酰化修飾是VP4與膜結合的關鍵。值得注意的是，作者發現VP4-MYR在膜上呈點狀聚集。結合VP4是無序蛋白，作者推測VP4可能在膜上發生了液-液相分離（Liquid-Liquid Phase Separation,LLPS）。后續的延時成像和Frap實驗證實了VP4具有很強的流動性，確定VP4在膜上聚集發生了LLPS。隨后，作者構建并模擬了由多個VP4與膜共同構成的復雜體系。觀察VP4的聚集過程，作者發現部分VP4通過豆蔻酰基團錨定在膜表面后利用自身疏水的C端捕捉溶液中游離于膜外的豆蔻酰基團，最終在膜表面形成以豆蔻酰基團為疏水核心的動態液滴。同時，增加VP4的濃度有利于液滴的聚集和穩定。
后續，通過分析液滴下方膜的形變程度，作者發現VP4液滴具有強大的膜重塑能力，會誘導下方的膜出現顯著形變。進一步將該現象與VP4的膜穿孔功能相聯系，作者證實液滴通過重塑下方膜降低VP4向膜內插入的能壘，促進VP4轉移入膜。
最后，作者探究了VP4在跨膜孔道的潛在結構，以及豆蔻酰化修飾對VP4孔道的影響。作者發現VP4 N端在膜環境下會發生從無序構象向螺旋結構的構象轉變，而豆蔻酰化修飾不僅促進VP4折疊形成螺旋，還能增強其向膜內插入的能力。進一步，作者基于文獻報道構建了VP4的六聚體跨膜孔道模型，經過長時間模擬后發現豆蔻酰基團通過與膜內的脂質分子形成疏水相互作用，不僅維持了孔道的整體穩定還增強了物質轉運能力。
綜上所述，本研究通過多尺度分子模擬與實驗相結合，系統揭示了豆蔻酰化修飾如何調控VP4蛋白膜錨定、液滴形成及膜重塑的功能，并闡明了該修飾在降低VP4穿透膜能壘中的關鍵作用，為理解缺少囊膜的小RNA病毒入侵過程中豆蔻酰化依賴性的分子機制提供了堅實的生物物理框架。
哈爾濱醫科大學藥學院博士后黃思超為第一作者，鄧鳳真博士與劉特博士為共同第一作者，孫斌教授、王燕教授與張滿杰教授擔任通訊作者。本研究受到國家自然科學基金（32501103）、中國博后基金（2023M730827, 2025MD784111）和黑龍江省博后基金(LBH-Z24211)等項目資助。
論文鏈接：https://elifesciences.org/reviewed-preprints/111302v1
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
