非節段負鏈RNA病毒（nsNSVs）依賴一種多功能RNA依賴性RNA聚合酶（RdRP）復合體進行轉錄和復制。在麻疹病毒（MeV）中，非結構蛋白C長期以來被認為參與調節RNA合并，但其確切作用仍不清楚 。

202 6 年 4 月 6 日， 浙江大學茹衡，湖北大學吳姍和華東師范大學張乾森共同 通訊在 PNAS 在線發表題為“Structural insights into measles virus RNA synthesis regulation and pan-paramyxoviral polymerase inhibition by ERDRP-0519”的研究論文。 該研究證明MeV C蛋白直接與RdRP復合體結合。利用冷凍電鏡技術， 作者 解析了MeV聚合酶在結合與未結合C蛋白狀態下的原子分辨率結構，發現C蛋白的結合穩定了L蛋白的C端區域，并將復合體鎖定在具有復制能力的延伸狀態。

生化數據進一步表明，C蛋白促進N蛋白的募集，通過在復制過程中促進衣殼化來增強聚合酶的持續合成能力。此外， 作者 還解析了MeV和尼帕病毒（NiV）聚合酶與口服有效的麻疹病毒屬抑制劑ERDRP-0519結合的高分辨率結構。出乎意料的是，該化合物占據的是RdRp結構域內的一個變構口袋，而非先前預測的PRNTase結構域，且與已知的保守耐藥位點重疊。這種結合誘導了聚合酶掌狀亞結構域的構象變化，阻斷了RNA模板和核苷酸的結合，從而中止了RNA合并。這些發現揭示了副粘病毒聚合酶獨特的調節和抑制機制，并為合理設計針對MeV、NiV以及其他潛在臨床相關nsNSVs的廣譜抗病毒藥物提供了結構框架。

非節段性負鏈RNA病毒（nsNSVs）隸屬于單股負鏈病毒目，該目包含11個病毒科。其中，副黏病毒科、肺病毒科、絲狀病毒科、彈狀病毒科以及博爾納病毒科的成員已被廣泛研究。這些病毒在人類及其他哺乳動物中引發廣泛的疾病譜，從輕微感染到嚴重且常致死的病癥，從而對公共衛生和畜牧業構成重大威脅。nsNSVs的基因組由線性、單鏈、負義的RNA組成，由核衣殼蛋白（NPs）包裹形成絲狀的核糖核蛋白（RNP）復合物，該復合物作為轉錄和復制的模板。基因組長度通常為11至19 kb，兩端分別為3′前導序列和5′尾隨序列，兩者均作為RNA合并的啟動子。病毒基因按順序排列并串聯轉錄，每個基因的非翻譯區（UTRs）內均包含順式作用的基因起始（GS）和基因終止（GE）信號，這些信號對于調節病毒RNA合并至關重要。

病毒進入宿主細胞并將病毒RNPs釋放至細胞質后，nsNSV聚合酶在3′啟動子處起始轉錄。在合并并釋放一段對應于啟動子近端前導區的短非編碼RNA后，聚合酶仍與模板結合，掃描第一個基因的GS信號。每個基因的轉錄產生一個加帽并甲基化的單順反子mRNA，該mRNA持續延伸直至遇到GE信號，從而觸發多聚腺苷酸化和轉錄本的釋放。隨后，聚合酶恢復掃描并在下游下一個GS信號處重新起始轉錄。這種被稱為“終止-起始”機制的轉錄策略，導致mRNA豐度呈現位置梯度：靠近3′前導區的基因（例如NP）轉錄更頻繁，而靠近5′尾隨區的基因（例如L）則由于聚合酶在基因連接處的衰減，其產生水平顯著降低。

相比之下，復制同樣起始于病毒基因組的3′端，但聚合酶以高度持續性沿整個模板進行，不響應內部的順式作用信號。這導致合并出全長、未加帽且未多聚腺苷酸化的正義抗原基 因組，該抗原基因組作為產生子代基因組的忠實互補模板。NPs對新生病毒RNA的持續包裹對于高效復制至關重要，它促進了功能性RNP的組裝，并保護病毒RNA免受宿主先天免疫識別。

MeV RdRP復合物的冷凍電鏡圖譜與模型概述 （圖片源自 PNAS ）

非分節段負鏈RNA病毒（nsNSVs）的病毒RNA合成由RNA依賴性RNA聚合酶（RdRP）復合體介導。該復合體在大多數nsNSVs中包含大蛋白（L）和輔助因子——磷蛋白（P），而在絲狀病毒中則為VP35。L蛋白具備轉錄和復制所需的所有酶活性，包括核糖核苷酸轉移酶活性、用于mRNA加帽的多聚核糖核苷酸轉移酶（PRNTase）活性，以及S-腺苷甲硫氨酸（SAM）依賴的N7-鳥苷和2′-O-甲基轉移酶（MTase）活性。輔助因子P或VP35被認為能將核蛋白（NP）維持在單體、無RNA結合的狀態（N0 P），并促進其遞送至聚合酶復合體，從而確保新生RNA的高效衣殼化，并在復制過程中支持聚合酶的持續合成能力。盡管nsNSV RdRP復合體同時執行轉錄和復制功能，但在這兩種機制不同的過程之間切換的分子機制及其調控仍不甚明了。

已有報道稱，幾種病毒編碼的非結構蛋白和宿主因子在這些過程的調控中發揮作用。在仙臺病毒（SeV）、麻疹病毒（MeV）、尼帕病毒（NiV）和人副流感病毒3型（HPIV3）等病毒中，L、P和N基因足以在微型基因組實驗中支持報告基因的表達，這表明病毒mRNA的轉錄不依賴于額外的病毒因子。C蛋白是一種非結構蛋白，由P mRNA上的一個替代起始位點翻譯產生，已知其通過拮抗宿主先天免疫信號通路而作為毒力因子發揮作用。在MeV、SeV和HPIV1感染過程中，缺乏C蛋白表達會強烈誘導產生未衣殼化的回補式缺陷干擾RNA（cbDI-RNAs），這些RNA能有效激活先天免疫應答，從而可能限制病毒傳播。除了其免疫調節作用外，C蛋白還被認為能在復制過程中增強病毒RNA聚合酶的持續合成能力；然而，它是否直接作用于聚合酶以及這一調控的確切機制尚不清楚。

GHP-88309是另一種通過HTS鑒定的非核苷類化合物，據報道能抑制多種副黏病毒（包括MeV、CDV和HPIV3）的聚合酶活性，并導致耐藥突變，這些突變定位在L蛋白中一個保守的空腔，該位點不同于ERDRP-0519的耐藥位點。這引發了疑問：GHP-88309是否通過不同的機制或通過調節聚合酶功能來發揮其抗病毒作用？

在本研究中，作者結合生化實驗和冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）技術，闡明了MeV RdRP復合體的結構和調控機制。對apo聚合酶及其與病毒C蛋白復合體的高分辨率結構解析顯示，C蛋白的結合穩定了L蛋白的C端功能結構域，并將酶鎖定在具有復制能力的延伸狀態；而生化數據表明，C蛋白優先結合N蛋白以促進高效的衣殼化和聚合酶的持續合成能力。作者進一步解析了MeV和NiV聚合酶與小分子抑制劑ERDRP-0519結合的冷凍電鏡結構，結果顯示該抑制劑占據RdRp結構域中一個保守的變構口袋，而非預測的PRNTase位點，從而誘導活性位點發生構象變化，阻斷模板和核苷酸的結合。這些發現揭示了副黏病毒聚合酶不同的調控和抑制機制，并為針對MeV、NiV及相關病原體的廣譜抗病毒藥物的合理設計提供了結構框架。

原文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2522978123

來源： iNature

編輯：吃一口小貓