Cell Res | 上海藥物所合作揭示靶向HBx-Smc6互作界面抑制HBV的結構與功能機制

近日，Cell Research在線發表了中國科學院上海藥物研究所王嵐峰研究團隊、復旦大學袁正宏研究團隊與清華大學饒子和研究團隊的合作研究成果，論文題為“Structural and Functional Insights into HBx-Smc6 Targeting for HBV Inhibition”。研究揭示靶向HBx-Smc6互作界面抑制乙型肝炎病毒（HBV）的結構與功能機制，為慢性乙肝治療提供新方向。

首先，研究團隊利用桿狀病毒昆蟲細胞表達體系，成功表達并純化了包含HBx、CRL4及人源Smc5/6復合物的十亞基組裝復合物，并采用冷凍電鏡單顆粒分析技術解析了其三維結構。研究首次解析了近全長HBx的三維結構，發現其在鋅離子穩定下折疊形成獨特的Y形構象，與AlphaFold 3的預測結果截然不同。其“下臂”與DDB1蛋白緊密結合，“上臂”則通過由螺旋-轉角-螺旋（HTH）基序主導的組合型HTH疏水口袋，精確識別Smc6蛋白表面的“亮氨酸鑰匙”（Leucine key）。破壞該互作界面可完全阻斷HBx介導的Smc6泛素化降解，并抑制HBV轉錄與復制。這一精巧的“鑰匙-鎖”結構，構成了HBx識別并啟動Smc5/6降解的分子基礎。

Smc5/6復合物在基因組穩定性維持及DNA損傷修復中亦發揮重要作用。哺乳動物感染嗜肝病毒后，其X蛋白介導的Smc5/6降解可導致基因組穩定性受損；此外，慢性感染患者中HBV基因組整合至宿主基因組的比例近乎100%，這些整合的基因可持續表達不同長度的HBx截短突變體，其中帶有組成型HTH口袋的突變體可維持對Smc5/6的降解能力。序列比對顯示，構成HBx組合型HTH疏水口袋的氨基酸殘基在所有HBV基因型乃至數千年前的古代HBV株中均完全一致。嗜肝病毒的進化分析表明，X基因出現于哺乳動物肝炎病毒中，且該疏水口袋高度保守；從宿主角度看，Smc6上的“亮氨酸鑰匙”在鳥類中即已出現，并在哺乳動物中完全保守，提示二者存在共進化關系。這與僅在受感染哺乳動物中出現原發性肝細胞癌的表型一致，表明X介導的Smc5/6降解可能對肝細胞癌發生具有重要影響。阻斷HBx-Smc6相互作用，有望成為抑制病毒復制并延緩肝炎向肝細胞癌轉化的潛在新靶點。

基于這一高度保守且關鍵的相互作用界面，研究團隊對其藥物靶點潛力進行了初步評估。通過文獻調研及靶向HBx組合型HTH疏水口袋的高通量虛擬篩選，研究者從美國FDA批準的化合物庫中成功篩選出小分子化合物Tranilast。該化合物可競爭性結合至HBx的組合型HTH疏水口袋，有效阻斷HBx與Smc6的相互作用，從而抑制Smc6的泛素化降解。體外及細胞水平實驗均顯示其劑量依賴性的抑制效應，為靶向該互作界面的藥物研發提供了概念驗證。綜上，該靶點兼具“雙向性”（靶向cccDNA及整合來源HBx）與“雙功能性”（抑制病毒復制、防治肝炎-肝癌轉化），后續研究將聚焦于此，為乙肝治療提供新方向。

該工作是繼2024年饒子和/胡忠玉/王權研究團隊在乙肝表面抗原（HBsAg）如何組裝成更高級的纖維以及如何與衣殼相互作用以形成病毒顆粒取得重大突破之后（Wang， Q. et al Science, 2024），科研人員在乙肝基礎研究領域的又一重要進展。

上海藥物所博士研究生程潼、周金虹，復旦大學博士研究生黃文俊為本文共同第一作者。王嵐峰研究員、袁正宏教授和饒子和教授為本文通訊作者。復旦大學陳捷亮教授，上海科技大學高巖和美國加利福尼亞大學圣迭戈分校王紅霞亦參與該項研究。該研究獲得國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導科技專項(B類)、上海市市級科技重大專項的資助。冷凍電鏡相關工作得到復旦大學和上海藥物所冷凍電鏡平臺的大力支持。

本期編輯：小黃