近日，武汉大学病毒学国家重点实验室陈宇教授课题组在国际学术期刊Science Advances在线发表了题为“Epitranscriptomic m⁵C methylation of SARS-CoV-2 RNA regulates viral replication and the virulence of progeny viruses in the new infection”的研究论文。该研究揭示了RNA甲基转移酶NSUN2通过介导新冠病毒RNA的m⁵C甲基化修饰来调控病毒复制，同时可将这种表观转录组学修饰遗传给子代病毒，在新一轮感染中影响子代病毒的复制能力和致病力。

目前已经发现了超过170种不同类型的RNA化学修饰。5-甲基胞嘧啶（m⁵C）尤为显著且广泛存在于各种类型的RNA上，参与调节RNA代谢及功能。本研究通过结合LC-MS/MS，m⁵C-MeRIP-seq以及RNA-Bis-seq等多种技术，鉴定了m⁵C甲基转移酶NSUN2特异性介导的新冠病毒RNA上的m⁵C甲基化修饰水平、位点及分布（图1）。NSUN2介导了新冠病毒RNA上多个区域上的m⁵C甲基化修饰，而这些区域RNA的m⁵C甲基化修饰显著促进了它们的降解速率，从而抑制新冠病毒在机体内的复制水平。而将这些甲基化修饰位点突变后，相应转录产物的表达水平和稳定性会升高。在多种不同的新冠病毒感染细胞模型和小鼠模型上，NSUN2的缺失会特异性增强病毒复制水平及致病力。

图1. NSUN2介导新冠病毒RNA的m⁵C甲基化修饰调控病毒复制

由于新冠病毒RNA上存在较多的修饰位点，本研究进一步从整体上探究NSUN2介导新冠病毒RNA的m⁵C甲基化修饰对病毒复制和子代病毒毒力的影响。研究人员通过利用新冠病毒安全型复制子系统（具有转录和复制能力的病毒样颗粒，trVLP）分别扩增和收集了含有不同m⁵C修饰水平的子代病毒颗粒。将含有正常水平m⁵C修饰的新冠病毒样颗粒（trVLP with normal m⁵C）和低水平m⁵C修饰的新冠病毒样颗粒（trVLP with low m⁵C）以相同的MOI再次感染细胞后，低水平m⁵C修饰的新冠病毒样颗粒（trVLP with low m⁵C）呈现出更强的复制能力（图2）。

图2. 含有低水平m5C修饰的新冠病毒样颗粒呈现出更强的复制能力

进一步研究发现在新冠病毒感染期间，细胞、小鼠以及新冠病人体内NSUN2的表达水平均会显著降低（图3）。而在病毒被逐渐清除后，NSUN2的表达会逐步恢复到正常水平。NSUN2在重症患者中的表达水平低于轻症患者。相应地，重症患者体内病毒和宿主RNA上的m⁵C修饰减少。研究人员巧妙地通过使用小鼠模型实验模拟重症和轻症患者，研究发现NSUN2缺陷型小鼠（低m⁵C水平，模拟重症患者）产生的子代病毒在K18-hACE2小鼠模型的新一轮感染中比来自正常小鼠（正常m⁵C水平，模拟轻症患者）的子代病毒具有更强的复制能力和致病力（图3和图4）。上述结果提示新冠重症患者体内产生的子代病毒由于缺乏m⁵C甲基化修饰，在新一轮感染中可能具有更强的复制能力和致病力。

图3. 含有低水平m5C的新冠活病毒颗粒呈现出更强的复制能力和致病力

图4. NSUN2介导的m5C修饰在新一轮感染中调控子代病毒毒力

总的来说，该研究揭示了NSUN2介导的m⁵C甲基化修饰在调控新冠病毒复制和子代病毒毒力中的重要作用，并提出了一种通过将m⁵C甲基化修饰添加到病毒RNA上的机体抗病毒策略，这将有助于开发新型抗冠状病毒药物或有效的治疗干预措施。

武汉大学病毒学国家重点实验室陈宇教授为该论文的通讯作者，博士后王虹运为该论文的第一作者，生命科学学院已毕业博士冯姜澎为该论文的共同第一作者。蓝柯教授、周立副教授等给予了该研究大力支持。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和中国博士后科学基金等项目资助。