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人类与病毒的战争在我们第一次在地球上行走的那一刻就从来没有停息过。在每一次此消彼长的缠斗之中，人们总是能一次次的走出硝烟，在新的曙光中准备着下一次的胜利。
我国是乙型肝炎的大国，有8600万乙肝感染者，每年约有33万人死于乙肝病毒导致的肝硬化以及肝癌。这些无辜的受害者就在我们的身边，他们之中有父母，有儿女，有亲人，有朋友，也有同事。在我们的国度也许很难找到这样的一个人，他（她）的生命从来没有被乙型肝炎触碰过。
乙型肝炎病毒为什么这么难根除？不同于冠状病毒以及丙肝病毒的是，乙肝病毒是一种DNA病毒，它的遗传物质是一种叫做环状闭合DNA链的物质（cccDNA）。cccDNA是乙肝病毒转录复制的模版，也就是病毒兴风作浪的司令部。cccDNA藏匿在肝细胞的细胞核内，深居简出，它们的生老病死的详细过程是困扰着乙肝学界的一大谜题。基于我们现在对乙肝的了解，要治愈乙肝就必须清除cccDNA。但正因为我们不知道cccDNA是怎么产生以及怎么被消除的，到目前为止我们还无法特异的抑制和清除它们。
乙型肝炎病毒可能存在了千百年之久，但它们是在上世纪六十年代才被Baruch Blumberg以及Harvey Alter发现的。基于诸多前辈们的辛苦研究，我们知道在乙肝病毒未侵染人的肝细胞前是以一种叫做环状非闭合 DNA （rcDNA）的形式存在的 （图1）【1,2】。乙肝病毒通过肝脏表面特异表达的乙肝病毒受体牛磺胆酸钠共转运多肽 （NTCP）进入肝细胞【3】。乙肝病毒环状非闭合 DNA在进入细胞以后将进入细胞核。然而这种乙肝病毒环状非闭合 DNA的身上存在数种基因缺陷而无法直接导致乙型肝炎的感染。导致乙肝感染最关键一步是环状非闭合 DNA身上的这些基因缺陷被我们肝细胞内的基因修复蛋白整修移除从而形成环状闭合DNA（cccDNA）。现在我们面临的谜题就是究竟是肝细胞里的哪些基因修复蛋白把乙肝病毒环状非闭合 DNA修复成cccDNA，从而造成乙肝感染的？解决这个问题也就是要阐明乙肝病毒cccDNA感染从何而生这一步。
图1. 乙肝病毒环状非闭合DNA。箭头指示的是乙肝病毒环状非闭合DNA上的基因缺陷。
乙肝学界一直在致力于寻找合成cccDNA的全套基因修复蛋白【4-8】，但是主要的难点在于缺乏一套能够重构cccDNA的修复过程的体外生化试验体系。为了解决这一谜题，2020年3月10日，普林斯顿大学Alexander Ploss教授实验室的魏磊博士在Nature Microbiology杂志上发表文章Core components of DNA lagging strand synthesis machinery are essential for hepatitis B virus cccDNA formation，建立了这样的一套生化试验体系，在体外重建了cccDNA修复的过程，并且找到了在cccDNA形成中起着决定性作用的五种修复蛋白【9】。
魏磊博士曾师从美国Sloan－Kettering癌症中心的酵母遗传学家Xiaolan Zhao教授，以及清华大学结构生物学家饶子和院士。现位于普林斯顿病毒学家Alexander Ploss实验室进行乙型肝炎病毒的博士后研究工作。魏磊博士将酵母遗传学、蛋白质分析以及病毒学结合在一起来研究乙肝病毒的一大谜题。酵母遗传学是研究基因修复的有力武器，迄今为止我们对于真核细胞基因修复的很多知识是源于酵母遗传学。虽然酿酒酵母细胞 (图2) 跟人细胞看起来有很大的不同，但是它们二者同属真核细胞并且所用到的基因修复的蛋白是高度的相似。
图2. 酿酒酵母扫描电镜图片。图片引自：http://www.biologics-intl.com
魏磊博士从中获得可以使用酵母遗传学来研究乙型肝炎cccDNA修复的灵感，并且确认了酵母提取物可以成功修复乙型肝炎cccDNA。作者紧接着分析了酵母细胞中的基因修复蛋白的功能并且发现其中的五种蛋白在修复乙型肝炎cccDNA中起着不可或缺的作用：DNA聚合酶 delta （POLδ）、POLδ辅助因子 PCNA、PCNA 激活因子RFC、DNA内切酶 FEN-1以及 DNA 连接酶 LIG1。
在酵母细胞里的研究结果进一步为在人细胞里的研究指明了方向。作者又展开了在人肝癌细胞系的研究，并且发现在其中的获得的结果跟在酵母细胞中取得的结果吻合。最终，作者成功的表达和提纯了这五种人源重组修复蛋白，并且发现这五种蛋白足以在体外将乙肝病毒环状非闭合 DNA修复成为完整的cccDNA （图3）。值得注意的是这五种蛋白缺一不可，它们是乙肝病毒cccDNA形成的最基本的条件。文章评审认为这项研究是在解答乙型肝炎cccDNA修复之谜中的一项具有里程碑意义的工作，为最终阐述乙型肝炎cccDNA修复的分子机理奠定了坚实的分子生物学基础。
图3. 五种基因修复蛋白将乙肝环状非闭合DNA修复为cccDNA。
我们跟乙肝病毒的搏斗已经经历了世纪的洗礼，也取得过重要的胜利，近半个世纪前保护了千万人免受感染的乙肝疫苗最初就是从酵母中表达和提取出来的。今日，半个世纪之后酵母细胞又一次挺身而出把乙肝神秘的cccDNA形成的过程呈现给我们，给我们最终了解以及清除乙肝病毒提供了利器。酵母跟乙肝看似风马牛不相及，可谁又能想到，冥冥之中我们眼皮底下的酵母一直在默默的充当着我们的保护神。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41564-020-0678-0
制版人：珂
参考文献
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9. Wei, L. & Ploss, A. Core components of DNA lagging strand synthesis machinery are essential for hepatitis B virus cccDNA formation. Nature Microbiology (2020).
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