潜伏数十年的病毒真相:AI揭示HPV致癌关键突变
在人类健康史上,很少有病毒像人乳头瘤病毒(HPV)一样隐秘又危险。它几乎感染了全球约80%的性活跃人群,却常常在人体内“潜伏”多年,甚至数十年后才突然引发癌变。HPV不仅是宫颈癌的主要致病因素,还与肛门癌、阴茎癌及部分头颈癌密切相关。虽然疫苗推广已取得显著成效,但科学家们一直在探究:为何某些HPV亚型的致癌能力格外强?
近日,美国特拉华大学研究团队在《Virology Journal》上发表了一项最新研究,借助人工智能与结构生物学手段,首次揭示了HPV关键调控蛋白E2的三维结构,并锁定了与高致癌风险密切相关的核心突变点(如HPV52亚型的T309P),为未来抗癌靶向药物的开发提供了新思路。

病毒“隐身术”:HPV如何在人体内静默多年
HPV可谓病毒界的“潜伏高手”,历史可追溯至4亿年前,迄今已发现200多种亚型。多数感染者可在两年内自行清除病毒,但在中老年人群中,病毒往往未被完全清除,而是以“休眠”状态存在,等待合适时机重新活化,引发癌变。
令人担忧的是,目前男性HPV检测手段有限,多数感染者往往在罹患口腔癌或喉癌后,才发现早已携带病毒。研究负责人Sam Biswas教授指出:“HPV并不会真正‘消失’,即便检测呈阴性,病毒遗留的基因信息仍可能在多年后诱发癌症。”
E2蛋白:病毒的“总指挥”与致癌关键
在HPV的基因组中,E2蛋白扮演着“调控中心”的角色。它不仅控制病毒复制,还能抑制E6和E7两个核心致癌基因的过度活跃。
E2结构由三部分组成:N端转录激活域、C端DNA结合域及中间柔性连接区。其稳定性一旦受损,就可能导致病毒失控,从而增加癌变风险。
然而,不同HPV亚型中E2结构差异巨大,如何影响其致癌潜力一直是未解之谜。研究者指出,一个人甚至可能同时感染十几种HPV型别,它们之间的交互关系仍有待进一步阐明。
AI助力结构解密:高危突变T309P浮出水面
本次研究的突破,得益于人工智能的引入。研究团队利用AlphaFold3预测模型,对215种HPV亚型E2蛋白进行结构建模,并通过PyMOL三维可视化分析,揭示了高保守残基及关键突变对结构的影响。
结果发现,E2中高保守氨基酸主要集中在DNA结合表面与宿主蛋白互作区域,是维持E2功能的关键。而在HPV52亚型中,T309P突变会导致蛋白多肽链明显弯折,使局部结构由“延伸链”变为“β-桥”,进而削弱其DNA结合能力。研究还指出,该突变在HPV33、HPV58等高危型中也存在,这意味着该位点可能是病毒致癌能力的“开关”。
从发现到治疗:AI开启精准抗癌新方向
论文第一作者、特拉华大学本科生Sean Fletcher表示:“借助AI,我们能在极短时间内识别蛋白结构异常,精准锁定潜在致癌突变。”
团队成员进一步指出,理解这些分子机制,不仅能帮助预测癌症风险,也为药物干预提供精准靶点。
未来,科学家有望设计出稳定E2结构或修复突变功能的小分子药物,从源头上阻止HPV的致癌过程。
研究负责人Esther Biswas-Fiss教授表示:“预防HPV相关癌症,关键是理解它在分子层面如何运作。这项研究让我们更接近破解这一谜团。”
结语:AI与生物学的融合,揭开病毒“致癌密码”
这项研究的意义不仅在于解析E2蛋白,更在于展示了AI在病毒学与癌症研究中的强大潜力。随着人工智能和结构生物学的深入结合,科学家正逐步揭开HPV“致癌底牌”,为未来实现精准预防与治疗HPV相关癌症奠定基础。