岩藻糖依赖性轮状病毒与诺如病毒复制新机制：岩藻糖苷酶活性的双重调控作用

《npj Viruses》：Fucose dependent rotavirus and norovirus require fucosidase activity for optimal replication

　　本研究针对岩藻糖依赖性轮状病毒(RV)和诺如病毒(NoV)感染机制不明确的问题，通过体外细胞模型和小鼠体内实验，系统探究了岩藻糖苷酶活性对病毒复制的调控作用。研究发现细菌源α1,2岩藻糖苷酶(AfcA)在体外抑制病毒复制，但在体内反而增强病毒传播；而岩藻糖苷酶抑制剂DFJ在两种模型中均显著抑制病毒复制。该研究揭示了岩藻糖苷酶活性作为潜在抗病毒靶点的重要意义，为开发新型抗病毒策略提供了理论依据。

　　

每年，腹泻疾病仍然是五岁以下儿童死亡的主要原因，尽管过去二十年间相关死亡人数已从260万降至150万，但在中低收入国家尤其严重。其中，轮状病毒(Rotavirus, RV)和诺如病毒(Norovirus, NoV)作为引起急性胃肠炎的主要病原体，对人类健康构成持续威胁。这些病毒的成功感染依赖于与宿主细胞表面的岩藻糖基化糖分子——组织血型抗原(Histo-blood group antigens, HBGAs)的相互作用，但这一相互作用如何精确调控感染过程，科学界尚未完全阐明。

有趣的是，与流感病毒等呼吸道病毒不同，RV和NoV并不编码自身的糖苷酶，而在它们复制的肠道环境中，岩藻糖苷酶活性却普遍存在——这些酶可能来源于肠道微生物群分泌的胞外酶，或是宿主肠细胞溶酶体表达的FUCA1岩藻糖苷酶。这种独特的生态位特征引发了研究人员的思考：岩藻糖苷酶活性是否在岩藻糖依赖性肠道病毒的感染过程中扮演着关键角色？

为了回答这一问题，来自西班牙瓦伦西亚大学的研究团队在《npj Viruses》上发表了最新研究成果。研究人员设计了一系列精巧的实验，分别从体外和体内两个层面探究了岩藻糖苷酶活性对RV和NoV复制的影响。他们使用了来自两歧双歧杆菌的胞外α1,2岩藻糖苷酶AfcA作为工具酶，以及岩藻糖苷酶抑制剂1-脱氧野尻霉素(DFJ)，系统评估了这些处理对病毒复制的调控作用。

研究的关键技术方法包括：使用分化的人肠上皮细胞模型（分化Caco-2细胞和3D人肠道类器官）进行体外感染实验；通过抗生素预处理的小鼠模型进行体内感染研究；利用RT-qPCR技术定量病毒复制水平；采用脂质体包裹技术确保AfcA酶在胃酸环境下的稳定性；通过细胞活力检测排除处理本身的毒性影响。

AfcA介导的去岩藻糖基化对轮状病毒和诺如病毒感染的影响

在体外实验中，研究人员发现AfcA处理显著降低了RV Wa株（G1P[8]）在分化Caco-2细胞中的复制（减少64.47±15.91%），也抑制了NoV GII.4_2012 Sydney株在3D人肠道类器官中的复制（减少37.31±12.65%）。细胞毒性实验证实这种抑制效应并非由酶处理本身的毒性引起。然而，当研究转向小鼠模型时，结果出现了戏剧性反转：预先给予AfcA处理的小鼠，其粪便中RV和NoV的病毒排放量反而显著增加。

抑制岩藻糖苷酶活性损害轮状病毒和诺如病毒复制

为了验证这些发现，研究人员使用了岩藻糖苷酶抑制剂DFJ。与AfcA处理相反，DFJ在体外对RV和NoV复制产生了更强的抑制效果（分别减少95.30±12.44%和78.67±7.26%），且这种抑制呈剂量依赖性，半最大效应浓度(EC₅₀)分别为67.72±11.87 nM和14.14±38.56 nM。在小鼠模型中，DFJ处理也显著降低了RV的粪便病毒排放量，并将NoV的排放期从4天缩短至3天。

讨论与结论

本研究揭示了岩藻糖苷酶活性在RV和NoV感染中的复杂作用机制。在体外细胞模型中，AfcA介导的去岩藻糖基化可能减少了细胞表面可用于病毒结合的HBGAs受体数量，从而抑制感染。然而在体内复杂的肠道环境中，岩藻糖苷酶活性可能通过减少黏液层对病毒颗粒的捕获，促进病毒接近上皮靶细胞，从而增强感染效率。

这一发现与流感病毒感染中血凝素和神经氨酸酶的协同作用有相似之处，强调了糖苷酶活性在病毒传播中的关键作用。DFJ在体外和体内均能抑制病毒感染，表明宿主源性（FUCA1）和微生物源性岩藻糖苷酶活性共同参与了岩藻糖依赖性病毒的感染过程。

该研究的局限性包括需要使用抗生素处理的小鼠模型，以及尚未完全阐明AfcA处理后小鼠肠道不同区域去岩藻糖基化的空间分布特征。尽管如此，这些发现为理解宿主-病原体-共生微生物相互作用提供了新视角，提示靶向岩藻糖苷酶活性可能成为控制肠道病毒感染的新型治疗策略。