VP24调控埃博拉病毒核衣壳组装与功能的结构基础研究

编辑推荐：本研究通过单颗粒冷冻电镜技术解析了埃博拉病毒核衣壳样结构（NCLS）4.6 ?高分辨率结构，揭示VP24通过两种不同构象分别调控核衣壳组装、病毒RNA合成、细胞内运输及感染性病毒颗粒产生的分子机制，为抗病毒药物开发提供新靶点。

　　埃博拉病毒（EBOV）作为丝状病毒科的致命病原体，其核衣壳的组装与功能调控一直是病毒学领域的核心科学问题。尽管已有研究揭示了核蛋白（NP）与病毒RNA（vRNA）形成的螺旋结构核心，但外部结合的VP24和VP35如何精确调控核衣壳功能仍存在认知空白。传统观点认为VP24仅通过单一方式抑制病毒RNA合成，而京都大学等机构的研究团队在《Nature Communications》发表的研究颠覆了这一认知。

研究团队采用单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）技术解析了病毒样颗粒（VLP）中NCLS的4.6 ?分辨率结构，结合免疫共沉淀（IP）、免疫荧光（IFA）、超薄切片电镜和微型基因组（minigenome）等实验，系统分析了NP-VP24相互作用界面。关键技术包括：HEK293T细胞表达系统构建NCLS-containing VLPs；冷冻电镜数据采集使用Titan Krios显微镜（300 kV）结合Gatan K3探测器；结构解析采用RELION 4.0和cryoSPARC软件进行三维重构；功能验证通过定点突变和轨迹分析实现。

研究结果部分：

1. Cryo-EM结构揭示NCLS组装特征：发现核衣壳重复单元由两个NP（NP-1/NP-2）和两种构象的VP24（VP24-1/VP24-2）组成，其中VP24-1通过C端α-helix 18与NP-1的169-173环（含YxxL基序）结合，而VP24-2通过静电作用与NP-2连接。
2. NP-VP24互作界面的功能验证：VP24 N171A突变完全丧失与NP结合能力，而R59A突变虽保留结合但无法被招募至包涵体（IBs），证实NP-1-VP24-1相互作用是核衣壳组装的先决条件。
3. 双VP24的差异化调控：VP24-1通过抑制NP-RNA聚合酶复合体活性阻碍vRNA转录/复制，而VP24-2通过疏水作用（I35插入VP24-2口袋）稳定核衣壳结构，二者协同完成从RNA合成到病毒颗粒组装的"功能切换"。
4. 细胞内运输的机制解析：仅完整NCLS（非突变体）能实现>5 μm的长距离运输，证实核衣壳组装是细胞内运输的必要条件。
5. 感染性病毒生产的关键因素：VP24缺陷型iVLPs虽能出芽但感染性降低10倍，说明VP24介导的核衣壳完整性决定病毒传染性。

结论与讨论：
该研究首次阐明EBOV核衣壳的"双VP24调控模型"：VP24-1通过169-173环与NP-1结合终止RNA合成，VP24-2通过K148/R132与NP-2互作完成核衣壳组装。这种分工机制解释了病毒如何实现"复制-包装"时序调控，其结构特征在丝状病毒中高度保守（如埃博拉与Lloviu病毒）。值得注意的是，近期冷冻电镜断层扫描（cryo-ET）发现的VP35-NP外层结构（EMD-3873）与本研究的核心结构形成互补，共同构建了核衣壳"核心-外围"的全景模型。该成果不仅为开发靶向NP-VP24界面（如YxxL基序）的广谱抗病毒药物奠定基础，其揭示的"蛋白构象分化调控"机制也为其他单股负链RNA病毒研究提供范式。