四川农业大学陈舜/程安春团队揭示禽源蚊媒正黄病毒3’UTR 特化RNA二级结构调控病毒的禽宿主适应机制

兽医科技

2026-08-31 14:40:48

中国病毒学英文版

2026年8月11日，四川农业大学动物医学院陈舜/程安春团队在期刊Nucleic Acids Research上在线发表了题为“Duplication of specialized cis-acting elements SLI and SLIII in the viral RNA 3'UTR enables mosquito-borne orthoflavivirus adaptation to avian hosts”的研究论文。该研究以禽源黄病毒坦布苏病毒（TMUV）和日本乙型脑炎病毒（JEV）为病原模型揭示了“禽黄病毒3‘UTR Domain-I特化SLI和SLIII结构与CELF2强互作而增强病毒的禽宿主适应性”的分子机制。

蚊媒黄病毒是通过蚊虫吸血传播的病原，在蚊和脊椎动物间传播和流行，蚊是其媒介宿主。其中，部分可利用禽类作为病毒的储存或终末宿主，称为禽蚊媒黄病毒。蚊媒黄病毒3‘非编码区（3’UTR）在调控病毒RNA复制、翻译及应对宿主抗病毒先天免疫等方面发挥重要作用。哺乳动物蚊媒黄病毒（如DENV、ZIKV等）与禽蚊媒黄病毒（如TMUV、JEV、西尼罗河病毒WNV KUNV等）在3’UTR的RNA二级结构上存在着保守性差异，即哺乳动物蚊媒黄病毒仅2个SL结构，而禽蚊媒黄病毒有4个SL结构，但是机理未知。

为了回答禽蚊媒黄病毒为什么需要在进化中获得多余的2个SL这个科学问题，该研究首先锁定TMUV和JEV为研究病原，基于病毒感染性克隆、非感染复制子等分子工具，利用基因敲除、定点突变、RNA-pulldown联用质谱等多种技术，明确了禽蚊媒黄病毒3‘UTR Domain-I的SLI和SLIII结构是病毒适应禽类宿主的关键特化区域，阐明了SLI和SLIII与CELF2互作的分子基础，揭示了其调控病毒适应禽宿主的分子机制。研究结果为理解蚊媒黄病毒的多宿主适应及跨宿主传播提供了新的理论支撑。

研究亮点

TMUV复制效率取决于3’UTR Domain-Ⅰ内所保留SL元件的结构特征。
3’UTR的SLⅡ结构对于禽蚊媒黄病毒在禽、哺乳动物、蚊宿主的体外增殖至关重要。
3’UTR特化的SLⅠ和SLⅢ结构是TMUV和JEV在禽类细胞中高效复制的关键，但是对其在哺乳动物细胞中增殖的调控作用不明显。
鉴定并阐释RNA结合蛋白CELF2及其与SLⅠ/SLⅢ强结合机制，揭示其以禽宿主特异性的方式促进TMUV和JEV增殖。

TMUV 3‘UTR Domian-Ⅰ包含4个茎环（SL）结构，对SL结构进行连续顺序缺失、SL单保留及外源SL替换发现TMUV的复制效率取决于3’UTR Domain-Ⅰ内所保留SL元件的结构特征（图1）

图1 3'UTR Domain-I的SL结构对TMUV复制至关重要

（A）TMUV CQW1株 3‘UTR RNA二级结构预测（B）SL连续顺序缺失突变体的复制曲线（C）SL单保留突变体的复制曲线（D）SLII单保留相关突变体的复制曲线

接着，对各个SL结构进行单独缺失并检测其对病毒增殖的影响。结果表明，缺失SLII结构，病毒在禽细胞DEF、哺乳动物细胞BHK-21和蚊细胞C6/36的增殖显著致弱，而缺失SLI和SLIII结构仅致弱重组病毒在DEF细胞的增殖，而不影响重组病毒在BHK-21和C6/36细胞的增殖（图2）

图2 TMUV 3’UTR Domain-I的不同 SL 结构影响病毒的宿主特异性增殖

（A）SL单缺突变体构建示意图；（B）SL单缺突变体的复制曲线；（C）SL单缺突变体在BHK-21细胞的增殖曲线；（D）SL单缺突变体在DEF细胞的增殖曲线；（C）SL单缺突变体在C6/36细胞的增殖曲线

由于SLI和SLIII是禽源黄病毒特有的SL结构，研究进一步聚焦于SLI和SLIII结构对病毒宿主特异性的影响。结果表明，SLI和SLIII双缺失不影响重组病毒在BHK-21细胞的增殖，但却显著致弱了重组病毒在DEF细胞的增殖。此外，将KUNV SLI和SLIII结构同源替换到TMUV骨架，研究发现SLI或SLI+SLIII替换，显著致弱了重组病毒在DEF细胞的增殖，但是所有突变体在BHK-21细胞增殖水平无明显变化。最后，利用蚊源JEV毒株为骨架，将其SLI和SLIII替换为鸭源JEV毒株的同源结构，结果发现SLI和/或SLIII结构的替换均显著促进了重组病毒在DEF细胞的增殖，但是却不影响重组病毒在BHK-21上的增殖。以上结果说明，特化的SLI和SLIII结构促进了MBFVs在禽细胞的高效增殖（图3）

图3 特化SLI和SLIII结构以宿主特异性的方式促进TMUV和JEV的禽细胞增殖

（A）TMUV SLI和/或SLIII缺失突变体的示意图；(B) 突变病毒在BHK-21细胞和DEF细胞的增殖曲线；C）TMUV SLI和/或SLIII嵌合突变体的示意图；(D) 突变病毒在BHK-21细胞和DEF细胞的增殖曲线；（E）JEV SLI和/或SLIII嵌合突变体的示意图；(F) 突变病毒在BHK-21细胞和DEF细胞的增殖曲线

最后，该研究通过RNA-pulldown结合质谱分析，筛选到了SLI/SLIII结构相关的关键宿主蛋白CELF2，通过过表达和敲低模型验证，结果表明CELF2是与SLⅠ/SLⅢ强结合的关键，以禽宿主特异性的方式调控TMUV和JEV高效增殖。（图4）

图4 CELF2促进TMUV和JEV在DEF细胞的增殖

（A）RNA pulldown示意图；(B) WT与ΔSLI+SLIII RNA 差异结合蛋白示意图；（C）TMUV RNA与CELF2蛋白结合验证；(D) CELF2过表达对TMUV 在DEF细胞增殖的影响；（E）CELF2过表达对TMUV 在BHK-21细胞增殖的影响；(F) CELF2敲低对TMUV 在DEF细胞增殖的影响；（G）CELF2敲低对TMUV 在BHK-21细胞增殖的影响； (H) CELF2敲低对JEV 在DEF细胞增殖的影响；（I）CELF2敲低对JEV 在BHK-21细胞增殖的影响

总结

该研究探究了蚊媒黄病毒3’UTR Domain-I特化SL结构在病毒不同宿主细胞增殖的调控作用。发现禽源蚊媒黄病毒特化的SLI和SLIII结构以宿主特异性的方式调控着病毒的禽细胞高效增殖，而CELF2是上述机制的关键蛋白（图5）。

图5 3’UTR Domain-I SLI和SLIII与CELF2强互作决定正黄病毒禽宿主特异性增殖

四川农业大学动物医学院程安春教授和陈舜教授为该论文通讯作者，博士研究生毛李、青年教师贺煜博士、青年教师王涛博士为共同第一作者。研究受到四川省自然科学基金项目(青年科学基金A类)（2026NSFSCZY0119）、国家自然科学基金面上项目（32470142、32272976）和青C项目（32302885、32302848）等基金资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/nar/gkag791

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