肠道病毒在全球范围内造成了巨大的健康负担,而宿主防御机制尚未被完全阐明。
2026年5月22日,北京大学魏国超和青岛大学Tianying Wang共同通讯在Autophagy 在线发表题为USF2 restricts enterovirus replication and transmission by inhibiting autophagy and vesicle-mediated viral spread的研究论文。
该研究通过对柯萨奇病毒B3(CVB3)感染细胞的蛋白质组学分析,作者发现宿主因子USF2(上游转录因子2)显著上调,这一过程可能与病毒衣壳蛋白VP4相关。本研究将USF2鉴定为一种新型的、由感染诱导的限制性因子。
功能研究表明,敲低USF2可增强病毒RNA复制,但不影响病毒进入,而USF2过表达则抑制病毒复制及细胞病变效应。机制上,USF2作为自噬相关基因的转录抑制因子,从而抑制自噬体的形成。
关键的是,USF2缺失可促进携带具有感染性病毒的MAP1LC3/LC3阳性细胞外囊泡的释放,这明确了USF2在阻断囊泡介导的病毒传播这一关键途径中的作用。USF2对多种肠道病毒及其他依赖胞质膜重塑的RNA病毒具有广谱抗病毒活性。
该研究揭示,宿主通过一种由病毒触发的转录调控因子,抑制巨自噬/自噬依赖的病毒传播,从而限制肠道病毒的扩散。
肠道病毒属于小核糖核酸病毒科,是一类小型、无包膜、单链RNA病毒,每年在全球范围内造成超过十亿例感染,已成为一个重大的全球健康问题。这些病毒可导致多种人类疾病,范围从轻症的手足口病(HFMD)到危及生命的急性弛缓性脊髓炎(AFM)、病毒性心肌炎和新生儿败血症等。
尽管脊髓灰质炎疫苗的接种工作取得了成功,但非脊髓灰质炎肠道病毒(例如肠道病毒A71型、柯萨奇病毒B3型和埃可病毒)仍然导致了显著的发病率和死亡率,尤其是在婴幼儿、幼儿及免疫功能受到影响的个体中。由于缺乏针对肠道病毒的广谱抗病毒疗法,迫切需要更深入地理解宿主与病原体之间的交互作用,并识别出能够限制病毒复制的新型细胞因子。
肠道病毒感染的一个标志性特征是劫持宿主细胞机制以促进病毒增殖。巨自噬(以下简称自噬)是其中一个被肠道病毒颠覆的关键通路。自噬是一种保守的分解代谢过程,通常通过溶酶体降解受损的细胞器和蛋白质来维持细胞稳态。虽然自噬可以作为内在的抗病毒防御机制,但许多肠道病毒已进化出利用它的策略。
例如,脊髓灰质炎病毒和柯萨奇病毒B3型会诱导自噬体形成,以产生作为复制支架的双层膜囊泡,并且它们常常阻断自噬体与溶酶体的融合以逃逸降解。除了复制之外,肠道病毒还利用自噬体来源的或细胞外囊泡进行非裂解性病毒传播。因此,自噬扮演着双重角色——既限制感染,又促进感染。
尽管已鉴定出若干宿主限制因子,但它们大多作用于病毒进入、感应或基因组复制等阶段。目前,对于宿主中负向调控病毒诱导的自噬以限制肠道病毒复制和传播的因子,作者知之甚少。特别是,在感染过程中,细胞抑制自噬体形成的转录机制仍然很不清楚。
图1.USF2在肠道病毒中的潜在普遍抑制作用(摘自Autophagy)
上游转录因子2(USF2)是一种碱性螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链转录因子,已知参与调控细胞周期进程、代谢和应激反应。最近的研究表明,USF2可以通过与转录因子EB(TFEB)等转录激活因子竞争,从而影响溶酶体和自噬相关基因的表达。
这提出了一个有趣的可能性,即USF2在某些特定环境下可能充当自噬的负调控因子。然而,USF2是否参与宿主的抗病毒防御,特别是它是否在RNA病毒感染期间影响病毒与自噬之间的交互作用,目前仍完全未知。
在本研究中,作者将USF2鉴定为一种此前未被识别的抗肠道病毒宿主限制因子。作者证明,在柯萨奇病毒B3型感染期间,USF2的转录水平上调,其功能是抑制病毒RNA的合成以及病毒诱导的细胞病变效应。从机制上看,USF2作为多个自噬相关基因的转录抑制因子,从而抑制自噬体的生物发生。
此外,USF2的缺失会促进携带具有感染性病毒颗粒的LC3阳性细胞外囊泡的释放,这表明USF2限制了一种重要的非裂解性病毒播散途径。这种抗病毒活性对多种肠道病毒(包括肠道病毒A71型、柯萨奇病毒B4型和柯萨奇病毒A16型)具有广谱性,并可扩展至其他依赖细胞质膜重塑的RNA病毒,但对DNA病毒或逆转录病毒无效,这突显了其针对利用自噬相关通路的病原体的选择性。
总之,该研究结果定义了一个感染诱导的USF2-自噬防御轴,宿主通过该轴来对抗病毒利用自噬机制进行复制和传播的行为。
参考消息:https://doi.org/10.1080/15548627.2026.2677196