新聞科研進展
近日，中國科學院武漢病毒研究所/高致病性病毒與生物安全全國重點實驗室鄧增欽團隊與王華林/寧云佳團隊合作在發(fā)熱伴血小板減少綜合征病毒（SFTSV）核糖核蛋白復合物形成機制研究中取得進展。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30%，目前在東亞及東南亞多國流行。其主要傳播媒介長角血蜱的跨洲擴散進一步加劇了該病毒的全球公共衛(wèi)生威脅。目前尚無針對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）通過結(jié)合并封裝病毒基因組RNA形成核糖核蛋白復合物（RNP），以保護病毒基因組并參與病毒基因組的復制和轉(zhuǎn)錄。闡明RNP的形成機制對于理解病毒復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)，重組表達的SFTSV NP能夠與RNA自組裝形成不同聚集狀態(tài)的復合物，并解析了其與單鏈RNA形成的五聚體復合物結(jié)構(gòu)。五個NP亞基通過其N端結(jié)構(gòu)域（N-arm）介導相互作用，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)下無法直接參與復制和轉(zhuǎn)錄。NP亞基含有一個保守的疏水性結(jié)合溝槽，可容納四個核苷酸，并在亞基界面額外結(jié)合2至3個核苷酸，形成序列非依賴但高度穩(wěn)定的結(jié)合模式。微復制子實驗表明，突變NP上與RNA結(jié)合的關(guān)鍵氨基酸會顯著抑制報告基因的表達，驗證了復合物中鑒定的RNA結(jié)合氨基酸的功能重要性。
對同科154個病毒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)合機制，并具有作為廣譜抗病毒靶點的潛力。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，這段密度很可能對應RNA的未建模末端區(qū)域。如果這些末端序列相互互補，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，并具有較強的互補性，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聚合酶通過識別該鍋柄結(jié)構(gòu)來啟動RNA合成。在延伸過程中，靠近復制中心的NP暫時解離，使包裹的基因組RNA暴露出來，從而被RNA聚合酶識別。同時，NP通過其柔性的N-arm維持空間定位。當RNA聚合酶通過后，暫時脫離的基因組RNA會重新被NP包裹。
圖1. SFTSV RNP示意圖
總體而言，該研究揭示了SFTSV NP的RNA封裝機制，為開發(fā)針對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。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金等項目資助，冷凍電鏡數(shù)據(jù)收集得到了武漢病毒所冷凍電鏡平臺的支持。