陈鹏课题组实现了活病毒表面的非天然氨基酸标记

最近，生命中心陈鹏实验室与北京生命科学研究所李文辉实验室合作在《德国应用化学》（Angew-

andte Chemie）发表了题为“Site-Specific Engineering of Chemical Functionalities on the Surface of Live Hepatitis D Virus”的文章，首次在活病毒表面实现了非天然氨基酸标记。该文章被选为了当期的 “Hot Paper”。

遗传密码子扩展技术是一种可以将人工改造的非天然氨基酸（Unnatural amino acid, UAA）插入目标蛋白质的新方法。特别是近期发展出的基于吡咯赖氨酸（Pyrrolysine）的位点特异性UAA插入技术，已经广泛应用于多种生命体系，如细菌、酵母、哺乳动物细胞甚至动物个体。然而，目前这项技术尚未用于具有生物学活性的病毒粒子。为了拓展该技术在病毒领域中的应用，陈鹏与李文辉课题组展开合作，以丁型肝炎病毒（HDV）为模型，尝试将位点特异性的UAA插入技术与HDV的包装系统结合起来，将具有特殊化学活性基团的非天然氨基酸插入到HDV外膜蛋白的特定位点。HDV 是一种特殊的单链环状RNA病毒，已造成了全球1500万人的感染，而且目前临床上尚无针对丁型肝炎的特效药物。此外，HDV是乙肝病毒（HBV）的卫星病毒, 它利用乙肝病毒的外膜蛋白进行包装，并与HBV使用共同的肝细胞特异性受体(NTCP)，因此可以作为研究乙肝病毒早期入侵过程的重要工具。

该项工作将五种具有不同化学活性基团的UAA（上图）分别插入到了HDV病毒粒子外膜蛋白的特定位点。首先，肝细胞系被用来成功表达了带有UAA的HBV病毒外膜蛋白。然后通过不断优化UAA插入位点以及不同外膜蛋白的表达比例，多种含有不同化学活性基团UAA的HDV病毒颗粒被成功包装出来。 最后，他们以含有炔基（alkyne）的HDV为例，证明了HDV表面UAA上带有的炔基可以与带有生物素的叠氮基团（azide）在体外通过铜催化的点击反应（CuAAC）发生高效而且特异的生物正交反应。通过纯化手段除去对细胞有一定毒性的Cu2+与配体等成分后，所获得的HDV病毒很大程度地保留了其原有的感染性。

这一研究首次提出了一种在具有感染性的完整的病毒颗粒上进行位点特异性非天然氨基酸标记的方法，该方法实现了在活病毒层面上进行可预设的且非侵入性的化学修饰。除HDV以外，这一方法也有望扩展至其它病毒系统，并广泛用于在其它传统方式难以改造的病毒上进行位点特异性的化学修饰。

北京大学化学与分子工程学院博士研究生林世贤和北京生命科学研究所博士后严欢是本文的共同第一作者。其他对该工作做出贡献的作者还有李琳、杨麦云、彭博、陈涉博士。陈鹏博士与李文辉博士为本文章的共同通讯作者。该研究主要由国家973基金项目、国家自然科学基金委和北京市科委资助。