武汉病毒所在版纳病毒结构组装研究方面取得新进展

　　

版纳病毒为上世纪我国科学家在云南地区首次发现并命名，是光滑型呼肠孤病毒科（Sedoreoviridae）东南亚十二节段RNA病毒属（Seadornavirus）的代表毒种。呼肠孤病毒为无囊膜病毒，编码的结构蛋白往往能够形成具有正二十面体对称性的多层蛋白质衣壳，衣壳内部为致密排布的分节段双链RNA基因组以及用于转录的RNA聚合酶（RNA dependent RNA polymerase，RdRp）。在入侵细胞后，为避免双链基因组被宿主免疫系统识别，病毒衣壳不会完全解离，而是以病毒核心的形态进行病毒蛋白mRNA的转录。独特的生活周期使这类病毒成为研究无囊膜病毒入侵过程的模式病毒。

2024年3月13日，中国科学院武汉病毒研究所曹晟研究员和袁志明研究员课题组合作在国际学术期刊Nature Communications上发表了题为“版纳病毒在多种状态下的冷冻电镜结构揭示病毒刺突分步解离过程”（Cryo-EM structures of Banna virus in multiple states reveal stepwise detachment of viral spikes）的研究论文。

研究人员从云南地区的蚊虫样本中分离获得仅感染蚊细胞系的版纳病毒毒株YN15-126-01，并完成其全基因组序列分析。通过冷冻电镜单颗粒重构技术获得病毒五次轴顶点分辨率为2.6埃的电子密度图。解析VP1（RdRp），VP2（内衣壳蛋白）、VP4（穿膜蛋白）、VP8（外衣壳主要蛋白）、VP9（受体识别蛋白）、VP10（胶水蛋白）的原子分辨率结构（图1）。在所有结构蛋白中，VP10具有独特属性，与内衣壳、外衣壳和刺突分别发生直接相互作用而稳定整个病毒粒子。此外，病毒单个刺突为VP4与VP9组成的异源六聚体，与其他光滑型呼肠孤病毒明显不同，表明版纳病毒在入侵细胞方面，可能具有一些独特的分子机制。

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图1 版纳病毒完整颗粒（a）和部分颗粒（b）的外表和中央切面，图中红色五边形、三角形和椭圆分别标示病毒衣壳的五、三、二重对称轴。（c）完整病毒颗粒单个不对称单元的蛋白组成。

碱性或酸性条件处理病毒颗粒后，病毒的构象发生显著变化。当病毒暴露于碱性缓冲液时会导致病毒表面刺突脱落，形成具有转录活性的病毒核心，该过程伴随着病毒五次轴顶点向外侧突出。在使用酸性溶液处理后，病毒表面的全部VP9和部分VP4会脱落，靠近衣壳五次轴中心的VP4变构为长度约为16 nm的“针刺”状结构，可能是病毒穿膜过程中的一种中间态（图2）。

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图2 （a）版纳病毒在中性（左图）和碱性（右图）条件下的负染电镜图像，比例尺为100 nm。（b）病毒颗粒（泳道1）和碱性处理后（泳道2）样品的SDS-PAGE结果，图中碱性颗粒样品缺失了VP4和VP9。（c）完整（灰色）、部分（蓝色）和核心（粉色）颗粒五次轴区域模型叠印结果。（d）SDS-PAGE结果表明酸性缓冲液处理病毒后，VP9会释放到溶液中（泳道5）。（e）酸性溶液处理后的版纳病毒模型，五次轴周围的VP4三聚体变构成“针刺”状结构。

武汉病毒所博士毕业生李志强、青年研究员夏菡和冷冻电镜研究平台工程师饶桂波为文章的共同第一作者。曹晟研究员、袁志明研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到了中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项、国家重点研发计划、中国科学院青促会等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-46624-x