RecQ解旋酶（RecQ helicases）是一类保守的DNA解旋酶家族，通过参与DNA损伤修复、重组、复制和端粒稳态，在维持基因组稳定性中发挥关键作用。在人类中已知有五种RecQ解旋酶：BLM（Bloom综合征蛋白）、WRN（Werner综合征解旋酶）、RECQL4、RECQL1和RECQL5。RecQ家族所有成员均具有3'→5'解旋酶活性，能够利用ATP水解的能量沿3'→5'方向解旋DNA，包括其复杂二级结构。WRN在RecQ解旋酶中独特之处在于其额外具有3'→5'外切核酸酶活性，从而扩展了其在维持基因组稳定性中的功能。RecQ解旋酶基因的突变导致Werner综合征、Bloom综合征和Rothmund–Thomson综合征，并与癌症易感性和早衰相关。因此，这些酶引起了科学界的重大关注。许多病毒依赖宿主细胞的复制和修复机制进行繁殖，因此RecQ解旋酶可能影响病毒感染的发展。本综述讨论了RecQ解旋酶在多种病毒复制中的作用，包括具有社会意义的病毒，如人类免疫缺陷病毒、单纯疱疹病毒、爱泼斯坦-巴尔病毒、丙型肝炎病毒等。
**结构与细胞功能 RecQ解旋酶（RecQ helicases）**
所有RecQ家族解旋酶均含有一个催化核心，负责其解旋酶和ATP酶活性（ATPase activity）。该核心确保与单链DNA（ssDNA）和双链DNA（dsDNA）的相互作用，并利用ATP水解的能量解旋dsDNA。RecQ解旋酶的N端和C端区域含有特异性结构域，这些结构域在不同家族成员间存在差异，并决定了其功能特异性。RECQL1、BLM和WRN中存在RecQ C端结构域（RQC domain），而RECQL4中缺失。RECQL5有三种亚型（α、β、γ），但只有RECQL5β拥有RQC结构域。RQC结构域因其特定结构可结合dsDNA并促进其解旋。该结构域常与相邻的锌结合结构域（zinc-binding domain）结合，后者含有四个可配位Zn2?离子的半胱氨酸残基，对酶的ATP酶、解旋酶和DNA结合活性至关重要。RQC结构域还被认为参与解旋酶寡聚化。此外，WRN和BLM的RQC结构域能识别并降解特定DNA二级结构，如G-四链体（G-quadruplex, G4）结构，这对端粒复制很重要。
RecQ解旋酶结构中存在决定其亚细胞定位的基序。首先，RECQL4的N端区域和其他四种蛋白的C端区域均检测到核定位信号（nuclear localization signal, NLS）。RECQL4解旋酶的一个独特特征是其N端区域含有线粒体定位信号（mitochondrial localization signal, MLS），通过该信号，在RECQL4与p53相互作用时将p53转运至线粒体。
除上述结构域外，WRN和BLM中还发现一个特异性解旋酶和RNase D C端结构域（HRDC domain），该结构域可能对与DNA的相互作用以及与其他蛋白的接触负责。HRDC结构域在体外和体内并非WRN和BLM解旋酶功能所绝对必需，但它能确保酶被招募至激光诱导的DNA双链断裂位点，并参与招募至甲基甲磺酸盐（methyl methanesulfonate, MMS）和甲基丝裂霉素C（methyl mitomycin C, MMC）诱导的损伤位点。MMC引起DNA链间交联，最终通过双链断裂修复途径修复，而MMS作为烷化剂诱导碱基损伤，通过碱基切除修复（base excision repair, BER）消除。因此，可推测WRN和BLM解旋酶的HRDC结构域能够识别多种类型的DNA损伤。
WRN独有N端3'→5'外切核酸酶结构域，使其能非特异性水解DNA中的磷酸二酯键，方向从3'端到5'端。早期研究表明，WRN对DNA的外切核酸酶活性需要单链5'突出端，但近期发现WRN也能催化具有3'突出端的DNA降解，此前认为后者对WRN活性有抗性。ATP依赖性解旋酶结构域显著影响WRN的外切核酸酶结构域，可能是因为两个结构域具有相同的运动方向（3'→5'）。短的单链DNA片段提供较差的切割底物，但外切核酸酶活性在50 nt或更长的片段中增加。已知平末端dsDNA分子不被WRN解旋，除非它们含有某些二级结构，如复制泡（replication bubbles）和霍利迪连接体（Holliday junctions）。
DNA解旋酶的生化功能是在特殊过程（如DNA损伤的复制和修复）中解旋dsDNA。细胞中多种DNA损伤由复制错误或外源因素（如辐射、活性氧源和基因毒性化合物）诱导。维持基因组稳定性的细胞系统包括DNA修复系统和细胞周期检查点，对细胞存活和增殖至关重要。RecQ解旋酶可在多种维持基因组稳定性的系统中发挥作用，包括核苷酸切除修复（nucleotide excision repair, NER）、碱基切除修复（BER）、通过同源重组（homologous recombination, HR）或非同源末端连接（non-homologous end joining, NHEJ）的双链断裂修复、错配修复以及端粒维持。RecQ解旋酶家族的每个成员可通过与DNA修复蛋白相互作用来执行特定功能，以消除各种DNA损伤。例如，研究最深入的RecQ解旋酶WRN参与复制和DNA修复，包括BER、HR和NHEJ。为在这些过程中发挥作用，WRN直接与DNA及某些蛋白参与者（如Ku70/Ku80、拓扑异构酶I等）相互作用。
重要的是，维持基因组稳定性的细胞系统成分不仅在细胞功能中起关键作用，还影响各种病毒感染细胞的效率。例如，逆转录病毒整合导致的一个未修复的DNA双链断裂足以杀死缺乏NHEJ系统成分的细胞。下文讨论各种RecQ解旋酶（主要是WRN）在多种病毒复制中的已知作用。
**人类免疫缺陷病毒（Human immunodeficiency virus, HIV）**
1型人类免疫缺陷病毒（HIV-1）是逆转录病毒科（Retroviridae）的慢病毒，其基因组由两个长度超过9000 nt的病毒（+）RNA拷贝组成。尽管经过40多年研究取得显著进展，仍无药物能完全不可逆地抑制由HIV-1引起的人类获得性免疫缺陷综合征（acquired immunodeficiency syndrome, AIDS）的发展。HIV-1及其他逆转录病毒的生命周期包含两个步骤：逆转录（将病毒RNA基因组合成DNA拷贝）以及随后将所得cDNA整合入宿主基因组。只有在整合后，病毒基因才从病毒启动子转录，该启动子位于整合病毒cDNA的长末端重复序列（long terminal repeat, LTR）中。HIV-1转录主要有两种类型：活跃转录见于新感染细胞，由病毒转录反式激活因子（trans-activator of transcription, Tat）蛋白的刺激作用介导，该蛋白与病毒RNA中的反式激活应答元件（trans-activation response element, TAR）相互作用；基础转录见于潜伏病毒储存细胞，其特征是转录延伸效率低下。
据现有数据，WRN可作为HIV-1的辅助因子，激活病毒LTR启动子的基础转录和Tat依赖性转录。来自Werner综合征患者且缺乏功能性WRN基因的人成纤维细胞中，基础转录和Tat依赖性转录几乎检测不到。过表达WRN可增加这两种转录。有趣的是，过表达具有抑制性解旋酶活性的WRN
K577M突变体可抑制Tat依赖性转录激活。已知WRN解旋酶以多聚体复合物形式发挥作用，因此WRN
K577M突变体可与功能活性酶结合并抑制其活性。染色质免疫共沉淀显示，HIV-1 LTR除与已知的HIV-1转录调节因子（如Tat、p300、p300/CBP相关因子（p300/CBP-associated factor, PCAF）和细胞周期蛋白T1（cyclin T1））相互作用外，还与WRN结合。此外，WRN被证明与重组Tat蛋白相互作用。转录共激活因子PCAF促进LTR启动子转录，细胞周期蛋白T1是正性转录延伸因子b（positive transcription elongation factor b, P-TEFb）的组分，该因子被Tat蛋白招募至TAR-RNA并激活转录延伸。这些结果表明，WRN是HIV-1转录中的重要辅助因子，与Tat相互作用，并稳定PCAF和P-TEFb向Tat/TAR-RNA复合物的招募，从而激活病毒RNA合成。
此外，WRN可利用其RQC结构域直接与NF-κB转录因子相互作用，后者在激活HIV-1 LTR启动子转录中起主要作用。该相互作用将WRN招募至启动子，可解释WRN存在时基础转录的增加。上述结果提示，WRN与Tat及可能的NF-κB形成的复合物可能成为抗逆转录病毒药物的新靶点，但需进一步研究。
有趣的是，RecQ解旋酶影响HIV-1复制的同时，HIV-1也会影响细胞内RecQ解旋酶的水平，且这种效应在很大程度上取决于实验条件。Bordi等人测量了感染HIV-1的外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cells, PBMCs）中BLM和WRN mRNA的细胞内水平。在未感染的PBMCs中，植物血凝素（phytohemagglutinin, PHA）刺激增加了BLM mRNA和BLM蛋白表达水平，而WRN表达几乎不变。当体外用T淋巴细胞嗜性HIV-1毒株感染PBMCs时，BLM mRNA和BLM蛋白水平在感染后24 h达到峰值，随后降至未感染细胞培养物水平；而用R5嗜性HIV-1毒株感染后未观察到这种增加。这些实验未检测到WRN表达的变化。
比较HIV-1感染患者与健康供者的PBMCs中BLM和WRN mRNA水平，发现HIV感染患者PBMCs中WRN mRNA水平平均高3.7倍，而BLM mRNA水平仅轻微增加。WRN增加与CD4和CD8 T细胞计数及初始T细胞百分比呈正相关。病毒载量较低的患者往往具有较高的WRN mRNA水平。未观察到与患者年龄、感染时间及是否进行抗逆转录病毒治疗的相关性。总体而言，研究表明WRN和BLM在体内和体外不同HIV感染模式中受到不同调节，因此这些酶对病毒复制的影响也可能取决于细胞类型和病毒毒株的趋向性。
最后需指出，关于RecQ解旋酶在HIV-1复制中的作用仍有许多未解问题。WRN在调节R-loop生成中的作用可能特别值得关注。R-loop在逆转录病毒（包括HIV-1）逆转录过程中产生。已知WRN及其伙伴WRN解旋酶相互作用蛋白1（WRN helicase interacting protein 1, WRNIP1）在调节R-loop生成中发挥作用，WRN和WRNIP1缺失导致Werner综合征中R-loop积累和基因组不稳定。R-loop生成的调节与参与DNA断裂修复的激酶（主要是共济失调毛细血管扩张突变（ataxia-telangiectasia mutated, ATM）激酶）激活相关。有趣的是，ATM和相关的DNA依赖性蛋白激酶（DNA-dependent protein kinase, DNA-PK）参与HIV-1整合后修复。关于RecQ解旋酶是否参与细胞对胞质中出现病毒DNA的反应仍需深入研究。已有数据表明，HIV感染中激活胞质DNA感知通路（如环GMP-AMP合酶-干扰素基因刺激物（cyclic GMP-AMP synthase–stimulator of interferon genes, cGAS–STING）通路）并导致干扰素产生。RecQ解旋酶能够调节cGAS–STING通路的活性。例如，BLM缺陷成纤维细胞表现出更高水平的干扰素依赖性促炎基因表达，该过程由cGAS–STING–IRF3通路介导。肝细胞癌细胞中RECQL4表达增加会抑制cGAS–STING信号通路，从而降低对放疗的敏感性。因此，不能排除RecQ解旋酶影响病毒感染期间干扰素反应强度的可能性，但该效应尚未经实验证实。
**疱疹病毒（Herpesviruses）**
疱疹病毒是一个大型DNA病毒家族，自然界中广泛分布，可引起人类、其他哺乳动物以及鸟类、两栖类、爬行类和鱼类的多种疾病。其主要特征是具有在宿主细胞内长期潜伏的能力，然后可启动裂解周期产生新病毒颗粒。在受感染人类中，疱疹病毒终身存在，并周期性引起一系列临床显著疾病，如单纯疱疹、生殖器疱疹（单纯疱疹病毒（herpes simplex virus, HSV）1型和2型）、水痘、带状疱疹（水痘病毒，人疱疹病毒3型（human herpesvirus type 3, HHV-3））、传染性单核细胞增多症、某些肿瘤（爱泼斯坦-巴尔病毒（Epstein–Barr virus, EBV））、母婴传播感染（人巨细胞病毒（cytomegalovirus, CMV）、HSV-1、HSV-2）、玫瑰疹（HHV-6A、HHV-6B、HHV-7）、卡波西肉瘤及Castleman病（卡波西肉瘤相关疱疹病毒（Kaposi sarcoma-associated herpesvirus, HHV-8））。这些病毒的基因组为线性dsDNA，大小从120到240 kb不等，编码80–250种不同的蛋白。
目前已在三种疱疹病毒（HSV、EBV和HHV-8）中证实与RecQ解旋酶的关联。HSV可利用WRN解旋酶提高其复制效率。敲除WRN的原代人成纤维细胞感染HSV-1和HSV-2后，病毒复制降低3–5倍，病毒重组也减少。该观察结果表明，HSV复制下降归因于重组缺陷，因为WRN缺陷细胞无法进行高效同源重组。WRN敲除对HSV复制的相对较小负面影响可能归因于其他RecQ解旋酶的存在，它们可能补偿细胞中WRN功能的缺失。
用EBV转化静止B细胞以产生B淋巴母细胞样细胞系，显著增加了四种RecQ解旋酶家族蛋白（WRN、BLM、RECQL4和RECQL1）的细胞内水平，而RecQL5β水平几乎不变。由于转化后B细胞退出静止状态，还测试了佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯（phorbol 12-myristate 13-acetate, PMA）对RecQ解旋酶表达的影响。用PMA处理静止细胞使其开始增殖后，WRN、BLM、RECQL1和RECQL4水平类似增加。WRN和RECQL1水平在PMA加入后5 h即达到峰值，此时活化B细胞开始聚集；BLM和RECQL4表达上调需要更长时间，可能与该细胞进入S期相关。结论认为，WRN、BLM、RECQL1和RECQL4水平受到差异调节，以确保EBV转化或强烈增殖细胞中的基因组稳定性。类似地，用EBV转导多种人造血细胞系后也观察到BLM水平增加。
通过EBV转化B细胞获得的B淋巴母细胞样细胞系中研究了影响细胞永生的遗传因素。来自健康供者的细胞系中仅在10%（5/50）中检测到高端粒酶活性，而在来自Werner综合征患者的细胞中完全检测不到（0/44）。显然，WRN对B淋巴母细胞样细胞系的永生化是必需的，因为WRN解旋端粒上的D-loop，从而帮助端粒酶维持端粒完整性。
解旋酶RECQL1对EBV成功退出潜伏期及在裂解周期中的复制是必需的。EBV裂解周期可通过Zta病毒蛋白的表达启动，RECQL1可与Zta相互作用并被招募至EBV复制起点。敲低RECQL1可显著降低裂解周期中病毒复制的效率。有趣的是，拓扑异构酶I参与招募RECQL1至复制起点，但其作用机制尚不清楚。
类似地，解旋酶RECQL1参与卡波西肉瘤相关疱疹病毒的生命周期。HHV-8基因组含有两个复制起点，与病毒蛋白RTA和K7相互作用。RECQL1与这两种蛋白一起参与前复制复合物，从而在HHV-8裂解周期中被招募至复制起点。推测RECQL1直接参与HHV-8复制，但其可能参与仍缺乏实验支持。此外，在病毒转导细胞中未观察到RECQL1水平增加。
**丙型肝炎病毒（Hepatitis C virus, HCV）**
丙型肝炎病毒（HCV）属于黄病毒科（Flaviviridae），是慢性肝炎、肝硬化和肝细胞癌的主要原因。HCV基因组为单链（+）RNA，长约9600 nt，可作为mRNA合成前体多聚蛋白，随后切割为十种不同蛋白，并作为模板通过病毒RNA依赖性RNA聚合酶活性合成病毒基因组的子代拷贝。两种病毒蛋白酶NS2和NS3/4A负责前体蛋白加工，后者由丝氨酸蛋白酶NS3及其辅因子NS4A组成。有趣的是，NS3还具有解旋酶活性，属于与RecQ解旋酶相同的解旋酶超家族2（superfamily 2, SF2）。
蛋白酶NS3/4A在HCV诱导的癌变中发挥重要作用，不仅导致肝细胞癌，还导致B细胞非霍奇金淋巴瘤。研究表明，NS3/4A降低DNA修复效率，使细胞对DNA损伤更敏感，导致ATM激酶胞质转位和活性氧产生。目前尚无RecQ解旋酶直接影响HCV复制的数据。然而，在HCV复制子系统及表达NS3的Huh7肝细胞癌细胞中，病毒蛋白酶NS3被显示与Ku70蛋白相互作用。Ku70是DNA依赖性蛋白激酶的组分，参与通过NHEJ机制的DNA断裂修复。此外，NS3与WRN相互作用，与RECQL4作用较弱，但不与RECQL1、BLM或RECQL5相互作用。而且，NS3蛋白酶通过蛋白酶体降解途径及利用自身活性刺激细胞内WRN解旋酶降解。NS3阻止Ku70招募至双链断裂处，并改变WRN–Ku修复复合物的核分布。鉴于WRN与Ku70的相互作用对DNA断裂修复至关重要，NS3/4A活性可能导致DNA突变积累和基因组不稳定，最终导致HCV诱导的癌变。
**乳头瘤病毒（Papillomaviruses）**
人乳头瘤病毒（human papillomaviruses, HPVs）属于乳头瘤病毒科（Papillomaviridae）。HPV基因组为环状dsDNA分子，长约8000 bp，含有八或九个开放阅读框。不同HPV基因组中最高度保守的是病毒复制相关蛋白的基因，即病毒特异性解旋酶E1和DNA结合蛋白E2。E2不仅参与病毒复制，还参与病毒转录和病毒基因组分配。已知超过50种HPV毒株引起生殖器疾病，并与生殖器癌前病变相关。此外，HPV在肛门生殖器癌症中发挥重要作用，与宫颈癌关联最为紧密——超过90%的宫颈癌中可检测到高风险HPV 16和18型。病毒蛋白E6和E7在促进高致癌HPV型别感染细胞的增殖中发挥最重要功能，其基因转录受病毒蛋白E2调控。
已知病毒蛋白E1和E2通过招募宿主同源复制因子（如ATM、Rad51、乳腺癌1号蛋白（breast cancer 1, BRCA1）等）激活病毒DNA复制。发现解旋酶WRN和去乙酰化酶SIRT1（Sirtuin 1）的敲除影响高致癌HPV 16型的复制效率和保真度，两者也参与同源重组。此外，在缺乏SIRT1时，WRN呈现更高乙酰化程度，且与复制中HPV 16型DNA相互作用能力降低。这些数据支持一个模型：SIRT1响应病毒蛋白E1和E2使WRN去乙酰化，去乙酰化增加了WRN对病毒DNA的亲和力并改善病毒DNA复制保真度。病毒很可能利用细胞修复系统来减少快速病毒DNA复制的后果，因为异常DNA分子源自重复起始时复制叉的碰撞。因此，WRN解旋酶对HPV生命周期是必需的，因为缺乏WRN时复制会发生扭曲。
宫颈不典型增生的风险与高致癌HPV 16和18型基因组整合入细胞基因组相关，且与NHEJ基因的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNPs）有关，因为单独HPV感染不足以导致细胞恶性转化。在HPV 16型或18型阳性女性中发现，包括RAD50、WRN和XRCC4在内的13种DNA修复蛋白基因的突变与宫颈不典型增生可靠相关。在大多数女性中检测到附加体和整合型HPV基因组的组合，且XRCC4基因的四个SNPs与病毒整合状态相关。因此，参与通过NHEJ途径的细胞DNA修复系统基因的遗传变异与HPV整合可靠相关，这些基因在决定宫颈癌发展和进展中可能发挥重要作用。
如上所述，病毒蛋白E6和E7影响癌变。对于β-HPV（引起良性和恶性鳞状细胞肿瘤），这两种蛋白的效应可依赖或不依赖紫外线。发现β-HPV的紫外线非依赖性效应源于病毒蛋白E6导致BLM解旋酶水平下降，这扭曲了有丝分裂后期的姐妹染色单体分离，引起微核形成并触发染色体碎裂（chromothripsis）——一种导致染色体上发生数百个突变的致突变过程。鉴于BLM对其他DNA修复相关过程同样至关重要，HPV E6诱导的细胞内BLM减少被认为还会导致其他尚未描述的DNA修复缺陷。
**腺相关病毒（Adeno-associated virus, AAV）**
腺相关病毒（AAV）属于细小病毒科（Parvoviridae）的依赖细小病毒属（Dependoparvovirus），其基因组为ssDNA，长约4700 nt，末端具有反向末端重复序列（inverted terminal repeats, ITRs）。AAV感染似乎不引起人类疾病，因此相关病毒在抗感染方面不受关注，但作为快速开发基因治疗的工具具有价值，因为AAV能够将其基因组整合至细胞基因组中严格定义的位点。在AAV整合入细胞基因组之前，其生命周期中发生从线性ssDNA到环状dsDNA的转变。AAV基因组不编码自身酶，在几乎所有复制阶段依赖宿主细胞机制和辅助腺病毒。发现细胞双链断裂修复因子，如MRN复合物（Mre11、Rad50、Nbs1）、ATM、WRN和BLM，能够识别AAV ITR并促进病毒基因组环化。缺乏WRN或BLM的细胞中，环状AAV基因组形成的效率显著降低，但并非完全丧失。目前尚不清楚这两种RecQ解旋酶如何促进AAV重组。最可能的假设是AAV ITR类似于停滞的复制叉，被RecQ解旋酶识别；也可能是BLM和WRN与病毒DNA重组中间体相互作用，从而促进复制。
**结论（Conclusions）**
RecQ解旋酶是一类细胞解旋酶家族，在维持基因组稳定性的多种过程中发挥重要作用，其中复制和修复是主要过程。毫不奇怪，这些酶参与那些以不同方式影响细胞基因组稳定性维持系统功能的病毒的复制。病毒也可影响细胞内RecQ解旋酶的水平，具体取决于这些酶是促进还是阻碍病毒复制。有趣的是，对于其复制涉及dsDNA基因组形成步骤的病毒（如HIV-1、疱疹病毒、HPV、AAV），RecQ解旋酶的影响大多为正性，尽管涉及RecQ解旋酶的病毒生命周期阶段可能不同，包括转录（HIV-1）、复制（疱疹病毒和HPV）和重组（AAV）。相反，（+）RNA病毒HCV刺激WRN及其他某些RecQ解旋酶的降解。迄今为止，仅少数病毒被证实受RecQ解旋酶影响。许多其他病毒的生命周期中观察到涉及细胞DNA断裂修复系统蛋白的步骤，这为RecQ解旋酶可能也在其他病毒复制中发挥作用提供了依据。本文所述数据表明，RecQ解旋酶在多种病毒感染的发病机制中发挥重要作用。因此，在开发新治疗方法的背景下，研究RecQ解旋酶影响病毒生命周期的机制具有重要意义。
