《Genes & Diseases》：FAM151A inhibits hepatitis B virus by modulating cccDNA transcriptional activity
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为攻克乙肝病毒(hepatitis B virus, HBV)因cccDNA(covalentlyently closed circular DNA)难以根除导致的治疗难题，研究人员首次探究了宿主蛋白FAM151A对HBV复制的抑制作用。该研究通过体内外模型证实，FAM151A可通过调控cccDNA的表观遗传修饰（如降低H3K4me3、H3K27ac等激活标记）及宿主转录因子（如上调SHP、下调PPARα、FXRα）表达，在不影响cccDNA丰度的前提下选择性抑制其转录活性，从而有效遏制HBV复制。这一发现为乙肝的功能性治愈提供了新的潜在治疗靶点。
乙型肝炎病毒（HBV）感染是全球性的公共卫生挑战，其导致的慢性肝炎、肝硬化乃至肝癌严重威胁人类健康。现有的抗病毒疗法，如核苷（酸）类似物和干扰素，虽能有效抑制病毒复制，却难以彻底清除患者肝细胞核内的“顽固分子”——共价闭合环状DNA（cccDNA）。这个微小染色体（minichromosome）是HBV持续感染和复制的“总司令部”，是治愈乙肝的主要障碍。因此，寻找能够靶向并沉默cccDNA转录的新型宿主因子，成为实现乙肝功能性治愈（functional cure）的关键突破口。最近，由南方医科大学南方医院的Chao Han、Xinyu Zhan、Xiaoyong Zhang、Yuchen Xia等人带领的团队，在《Genes & Diseases》上发表了一项开创性研究，首次揭示了一个名为FAM151A的宿主蛋白，如同一位潜藏的“病毒转录开关调控者”，能够在不触碰cccDNA“库存”的情况下，有效关闭其“生产线”，从而抑制HBV复制。
为了探究FAM151A的抗病毒作用，研究人员采用了多层次的研究策略。在技术方法上，首先利用生物信息学分析了临床数据库（GSE83148和干扰素治疗队列），关联FAM151A表达与乙肝进程。核心实验构建了三种模型：HBV1.3质粒转染细胞模型、腺相关病毒（AAV）1.2-HBV小鼠模型以及基于HepG2-NTCP和Huh7-NTCP细胞系的HBV感染模型。关键检测技术包括定量实时PCR、Western blot、ELISA、Southern blot用于评估病毒复制指标；双荧光素酶报告基因检测用于分析HBV启动子活性；染色质免疫共沉淀-定量PCR（ChIP-qPCR）用于探究FAM151A对cccDNA上组蛋白修饰（如H3K4me3, H3K27ac, H3K36me3, H3K9me3, H3K27me3）的影响及与宿主转录因子的关系。此外，还通过截短体构建、免疫共沉淀、放线菌素D（Actinomycin D）追踪等实验深入探究了其作用机制和功能结构域。
研究结果部分通过一系列严谨的实验，逐步揭示了FAM151A抑制HBV的完整通路：
1. FAM151A在体内外均能抑制HBV复制
临床数据分析显示，慢性乙肝患者肝脏中FAM151A表达下调，且在干扰素治疗无应答者中下降更为显著。在细胞水平，在HepG2细胞中过表达FAM151A，可导致病毒抗原（HBeAg, HBsAg）、pgRNA、核心蛋白及核心相关DNA水平显著降低。相反，在Huh7细胞中敲低FAM151A则增强了HBV复制。在更接近真实感染的HepG2-NTCP和Huh7-NTCP HBV感染细胞模型中，过表达或敲低FAM151A同样分别产生抑制或促进病毒复制的效果，但这些操作并未显著改变细胞内cccDNA的丰度，提示FAM151A的作用点可能在于cccDNA的利用而非其稳定性。更重要的是，在AAV-HBV1.2小鼠模型中，过表达小鼠同源蛋白mFAM151A同样能降低血清HBeAg、HBsAg、HBV DNA及肝脏内pgRNA和核心蛋白水平，有力证实了其体内抗病毒效力。
2. FAM151A通过调节启动子活性影响cccDNA转录，而非RNA稳定性
机制探索发现，FAM151A不与HBV病毒蛋白直接相互作用。放线菌素D追踪实验表明，FAM151A的过表达或敲低对HBV pgRNA的半衰期影响甚微（变化<5%），排除了其通过影响RNA稳定性起作用的可能。然而，双荧光素酶报告实验显示，FAM151A能显著抑制HBV核心启动子（Cp）和X启动子（Xp）的活性，而过表达则产生相反效果。这直接证明FAM151A是通过调控病毒基因的转录来发挥作用的。
3. FAM151A重塑cccDNA的表观遗传景观
既然不影响cccDNA数量，那它是如何关闭转录的呢？ChIP-qPCR实验给出了答案。首先，FAM151A本身并不直接结合cccDNA。然而，当过表达FAM151A后，与cccDNA结合的激活型组蛋白标记H3K4三甲基化（H3K4me3）和H3K27乙酰化（H3K27ac）水平显著下降，H3K36三甲基化（H3K36me3）也略有降低；与此同时，抑制型标记H3K9三甲基化（H3K9me3）和H3K27三甲基化（H3K27me3）则轻微上升。这意味着FAM151A重塑了cccDNA微小染色体的“表观环境”，使其从易于转录的“开放”状态向“沉默”状态转变。
4. FAM151A调控关键的宿主转录因子网络
除了表观修饰，宿主转录因子也是调控cccDNA转录的关键。RNA测序和验证实验发现，FAM151A能上调抑制性转录因子小异二聚体伴侣（SHP）的表达，同时下调促进病毒转录的转录因子法尼醇X受体α（FXRα）和过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）。功能回复实验进一步证实，敲低SHP或过表达PPARα都会削弱FAM151A的抗病毒效果。这表明FAM151A通过协调调控这一宿主因子网络，共同压制了HBV启动子的活性。
5. FAM151A的两个DUF2181结构域对其抗病毒功能至关重要
对FAM151A蛋白的结构功能分析表明，其含有一个跨膜结构域和两个未知功能结构域2181（DUF2181）。通过构建截短体，研究人员发现跨膜结构域的缺失不影响其抗病毒活性，但缺失任何一个DUF2181结构域都会完全 abolishing 其抗HBV效果。这表明这两个DUF2181结构域是FAM151A发挥功能所必需的催化或功能核心。而同家族仅含一个DUF2181结构域且无跨膜区的FAM151B则不具备抗HBV活性，进一步佐证了这一结论。
研究结论与意义：本研究的核心结论是，宿主蛋白FAM151A是一个先前未被认识的HBV限制因子。它通过双重机制抑制cccDNA的转录活性：一方面，重塑cccDNA的表观遗传状态，减少激活型组蛋白修饰（如H3K4me3、H3K27ac）的富集；另一方面，调控宿主转录因子网络，上调抑制因子SHP并下调激活因子PPARα和FXRα。这两种机制协同作用，最终在不影响cccDNA库稳定性的前提下，有效地关闭了HBV的基因转录“开关”，从而抑制病毒复制。这项研究首次揭示了FAM151A在宿主防御HBV中的关键角色，为理解宿主与HBV相互作用的复杂网络增添了新的重要一环。更重要的是，它发现了一个通过表观遗传和转录因子双重路径靶向cccDNA转录沉默的全新宿主靶点，为开发旨在实现乙肝功能性治愈的新型治疗策略（例如，通过上调或模拟FAM151A功能）提供了极具潜力的新思路和理论依据。
