mBio｜武漢病毒所在SFTSV核糖核蛋白復(fù)合物形成機(jī)制研究中取得新進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所/高致病性病毒與生物安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧增欽團(tuán)隊(duì)與王華林/寧云佳團(tuán)隊(duì)合作在發(fā)熱伴血小板減少綜合征病毒（SFTSV）核糖核蛋白復(fù)合物形成機(jī)制研究中取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“Structural insight into RNA encapsidation by the severe fever with thrombocytopenia syndrome virus nucleocapsid protein”為題發(fā)表在《mBio》期刊上。

SFTSV是一種蜱傳高致病性布尼亞病毒，可引起高熱、血小板減少及多器官功能衰竭，病死率最高可達(dá)30%，目前在東亞及東南亞多國(guó)流行。其主要傳播媒介長(zhǎng)角血蜱的跨洲擴(kuò)散進(jìn)一步加劇了該病毒的全球公共衛(wèi)生威脅。目前尚無(wú)針對(duì)該病毒的獲批疫苗或特異性抗病毒藥物。在病毒生命周期中，核衣殼蛋白（NP）通過(guò)結(jié)合并封裝病毒基因組RNA形成核糖核蛋白復(fù)合物（RNP），以保護(hù)病毒基因組并參與病毒基因組的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。闡明RNP的形成機(jī)制對(duì)于理解病毒復(fù)制策略及抗病毒藥物研發(fā)具有重要意義。

該研究發(fā)現(xiàn)，重組表達(dá)的SFTSV NP能夠與RNA自組裝形成不同聚集狀態(tài)的復(fù)合物，并解析了其與單鏈RNA形成的五聚體復(fù)合物結(jié)構(gòu)。五個(gè)NP亞基通過(guò)其N端結(jié)構(gòu)域（N-arm）介導(dǎo)相互作用，組裝成環(huán)狀五聚體。RNA分子被固定在五聚體內(nèi)部的溝槽中，所有堿基均朝向蛋白內(nèi)部，呈封閉構(gòu)象，表明RNA在封裝狀態(tài)下無(wú)法直接參與復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。NP亞基含有一個(gè)保守的疏水性結(jié)合溝槽，可容納四個(gè)核苷酸，并在亞基界面額外結(jié)合2至3個(gè)核苷酸，形成序列非依賴但高度穩(wěn)定的結(jié)合模式。微復(fù)制子實(shí)驗(yàn)表明，突變NP上與RNA結(jié)合的關(guān)鍵氨基酸會(huì)顯著抑制報(bào)告基因的表達(dá)，驗(yàn)證了復(fù)合物中鑒定的RNA結(jié)合氨基酸的功能重要性。

對(duì)同科154個(gè)病毒NP蛋白的保守性分析顯示，其RNA結(jié)合溝槽高度保守，提示該科病毒NP可能采用類似的RNA結(jié)合機(jī)制，并具有作為廣譜抗病毒靶點(diǎn)的潛力。在冷凍電鏡密度中，可觀察到一段未建模的密度將RNA的5′端和3′端連接起來(lái)，這段密度很可能對(duì)應(yīng)RNA的未建模末端區(qū)域。如果這些末端序列相互互補(bǔ)，它們可能形成RNA雙鏈結(jié)構(gòu)。布尼亞病毒各基因組片段的5′端和3′端在同一病毒種內(nèi)高度保守，并具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性，可能形成“鍋柄”（panhandle）狀的雙鏈莖結(jié)構(gòu)，使病毒基因組片段形成環(huán)狀。基于此，該研究提出了SFTSV RNP組裝模型（圖1）。SFTSV RNP可能通過(guò)RNA的“鍋柄”結(jié)構(gòu)及NP-NP相互作用形成環(huán)狀構(gòu)象。病毒RNA聚合酶通過(guò)識(shí)別該鍋柄結(jié)構(gòu)來(lái)啟動(dòng)RNA合成。在延伸過(guò)程中，靠近復(fù)制中心的NP暫時(shí)解離，使包裹的基因組RNA暴露出來(lái)，從而被RNA聚合酶識(shí)別。同時(shí)，NP通過(guò)其柔性的N-arm維持空間定位。當(dāng)RNA聚合酶通過(guò)后，暫時(shí)脫離的基因組RNA會(huì)重新被NP包裹。

圖1. SFTSV RNP示意圖

總體而言，該研究揭示了SFTSV NP的RNA封裝機(jī)制，為開(kāi)發(fā)針對(duì)SFTSV及相關(guān)高致病性布尼亞病毒的廣譜抗病毒藥物提供了重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

該工作主要由武漢病毒所博士生王詠和碩士生吳昊完成，武漢病毒所鄧增欽研究員和寧云佳研究員為文章通訊作者。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助，冷凍電鏡數(shù)據(jù)收集得到了武漢病毒所冷凍電鏡平臺(tái)的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1128/mbio.02381-25

本期編輯：可愛(ài)晨