博爾納病毒（Borna disease virus 1, BDV）是一種高度致命、專門攻擊神經系統的人畜共患病原體。該病毒主要在馬、羊等哺乳動物中流行，其唯一已知的天然宿主是白齒麝鼩，并能跨物種感染人類，引發快速進展且極其嚴重的非化膿性腦膜腦脊髓炎，臨床死亡率高達75%至100%。目前，全球尚無針對該病毒的特異性疫苗或獲批的臨床抗病毒藥物。

作為一種獨特的在宿主細胞核內完成復制的非分段負鏈RNA病毒（nsNSV），BDV主要依賴RNA聚合酶-磷蛋白復合物（L-P聚合酶復合物）執行基因組的復制與轉錄。值得注意的是，BDV擁由最精簡的基因組，其L蛋白僅由1711個氨基酸組成（同類病毒普遍為2000–2300個氨基酸），是目前已知分子量最小的非分段負鏈RNA病毒聚合酶。這種高度精簡分子架構的催化與調控機制，一直是該領域尚未闡明的重要科學問題。

近日，深圳灣實驗室傳染病研究所馬軍課題組在Cell Reports上發表題為Structuralmechanism ofBornadisease virus 1 RNA polymeraseautoinhibitionandsuramin-mediated inhibition的研究論文。該研究利用冷凍電鏡單顆粒分析技術，成功解析了博爾納病毒RNA聚合酶在三種關鍵功能狀態下的高分辨率結構：單獨的L蛋白（2.83 ?）、L-P復合物（2.72 ?）以及結合抑制劑蘇拉明（Suramin）的L-P-suramin復合物（2.78 ?）。結構信息揭示了該致命病毒的轉錄復制機器的結構基礎，并首次闡明了其N端自抑制機制，并發現了廣譜抗病毒藥物蘇拉明（suramin）獨特的“三分子協同阻塞鎖定”抑制模式，為靶向抗博爾納病毒的藥物理性設計提供了精準的結構藍圖。

本研究核心研究亮點如下：

1.揭示了“極簡”聚合酶的獨特緊湊構架

結構分析顯示，BDV L蛋白展現出高度緊湊的構型。盡管其N端催化核心在進化上高度保守，但其C端區域發生了顯著的結構簡化與功能退化。尤其是其類甲基轉移酶（MTase-like）結構域，不僅序列大幅縮短，還缺失了經典的GxGxG基團和K-D-K-E催化四聯體，導致其喪失了結合S-腺苷蛋氨酸（SAM）的能力及傳統的甲基化催化活性。這種獨特的極簡架構，表明該病毒在進化過程中為了適應宿主細胞核內的復制環境，對其復制機器進行了高度的功能優化與壓縮。

2.首次發現自抑制元件的結構門控機制

在L-P-suramin復合物中，研究團隊在聚合酶的模板進入通道內捕捉到一段清晰的額外電子密度。分析表明，這段由L蛋白N端前18個氨基酸殘基構成的柔性片段，能夠像塞子一樣阻塞RNA模板進入通道，從而發揮“分子塞”般的自抑制作用。生化實驗進一步驗證了該機制：缺失該片段的截短體聚合酶活性較全長野生型提升了約4倍。這結果在分子層面上有力證明了該N端片段是聚合酶特異性的自抑制元件（Autoinhibitory Element，AIE），它作為“結構門控”開關調控著聚合酶活性，精密地調節病毒復制。

3.闡明老藥“蘇拉明”獨特的三分子協同抑制新機制

為了尋找有效的抗病毒先導化合物，團隊通過生化酶活初篩與表面等離子共振（SPR）實驗，證實廣譜抗病毒藥物蘇拉明能夠直接結合并強效抑制BoDV-1 L-P復合物的活性（IC50 = 19.09 μM）。冷凍電鏡結構清晰地顯示，三個蘇拉明分子在聚合酶的催化空腔內部緊密堆疊，等溫滴定量熱法（ITC）實驗證實的結合化學計量比約為3.04，與該結構觀察完美印證。結構分析表明，三個蘇拉明分子堆積相互作用，在催化腔體中心組裝成一個穩定的“三聚體堆疊體”。這一獨特的“三聚體堆疊體”通過雙重效應徹底瓦解酶的聚合功能：1）直接空間位阻：三分子蘇拉明強力占據了催化活性中心，直接物理阻斷了RNA模板和產物的進出路徑；2）剛性構象鎖定：三分子蘇拉明同時與催化核心的五個子結構域發生廣泛緊密交聯。三維可變重構（3DVA）分析證實，結合蘇拉明后，原本具備顯著內在柔性的聚合酶催化核心被牢牢“鎖定”在失活構象中，無法發生催化所需的結構重排。這種獨特的“空間阻斷+構象鎖定”雙重抑制機制，顯著不同于蘇拉明在新冠病毒、埃博拉病毒或諾如病毒聚合酶中表現出的結合與干預模式，刷新了對nsNSV聚合酶藥物理性靶向抑制的深度認知。

本研究通過多狀態高分辨率冷凍電鏡結構，緊密結合酶活性與相互作用實驗等功能驗證，不僅繪制出了博爾納病毒轉錄復制機器獨特的極簡結構特征，還首次揭示了其通過N端自抑制元件調控病毒復制的分子機制，深化了對這類致命神經病毒復制原理的理解。同時，本研究對老藥蘇拉明抑制機制的解密，為未來設計高生物利用度、低毒副作用的現代化靶向抗博爾納病毒小分子藥物理性設計勾勒出了極為精確的構型藍圖。

深圳灣實驗室馬軍研究員為本論文通訊作者。助理研究員楊侃侃、客座學生吳海強、梁祖興、研究助理鄒俊偉為共同第一作者。

原文鏈接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(26)00540-1

制版人：十一

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