合作研究揭示了流感病毒的复制结构，揭示了新的发现和潜在的药物靶点

牛津大学(University of Oxford)的一组科学家利用英国国家同步加速器钻石光源(Diamond Light Source)的多种技术，解决了流感复制机制的结构，并确定了它是如何与细胞蛋白质相互作用的。这项新研究进一步加深了对流感复制以及病毒如何适应不同宿主的理解。这些结构上的洞见揭示了新的潜在药物靶点，可用于开发抑制流感病毒复制的新型抗病毒药物。论文“流感病毒基因组复制的结构理解”。微生物学趋势(2022年)。2022.09.015概述了在金刚石电子生物成像中心(eBIC)使用x射线晶体学和小角度x射线散射(s萨克斯)在同步加速器和低温电子显微镜(冷冻- em)产生的发现。这篇论文将发表在2023年3月的杂志上，封面上有流感病毒复制机器的图片。

　　

   

   

图片:流感病毒复制机制的模型，病毒RNA聚合酶(蓝色)复制病毒RNA基因组片段(红色)与聚合酶的第二个副本(绿色)和宿主蛋白ANP32A(橙色)的复合体，并将新合成的RNA片段(橙色)组装成核糖核蛋白复合体(灰色)。    

牛津大学(University of Oxford)的一组科学家利用英国国家同步加速器钻石光源(Diamond Light Source)的多种技术，解决了流感复制机制的结构，并确定了它是如何与细胞蛋白质相互作用的。这项新研究进一步加深了对流感复制以及病毒如何适应不同宿主的理解。这些结构上的洞见揭示了新的潜在药物靶点，可用于开发抑制流感病毒复制的新型抗病毒药物。

金刚石电子生物成像中心(eBIC)使用x射线晶体学和小角度x射线散射(s萨克斯)在同步加速器和低温电子显微镜(冷冻- em)发布了研究。这篇论文将发表在2023年3月的杂志上，封面上有流感病毒复制机器的图片。

除了引起季节性流感外，当流感从动物跳到人类时，还可能成为大流行。通过更仔细地观察病毒的复制周期，研究人员正在拼凑出流感病毒是如何劫持人类和动物细胞进行复制的。这项研究对于理解细胞蛋白(ANP32A)如何在一定程度上解释宿主跳跃障碍至关重要。通过研究病毒聚合酶的哪些区域与ANP32A相互作用，研究人员确定禽流感聚合酶的突变可能使其与人类ANP32A相互作用，从而使禽流感毒株跳转到人类宿主体内²．

流感病毒将其基因储存在RNA中，并合成自己的RNA聚合酶来复制自己的基因组。除了复制，这种病毒聚合酶还有多种功能，这是Diamond公司的合作研究帮助阐明的。这些研究表明，聚合酶调节了转录(蛋白质合成的第一步)和复制的时间，而转录和复制只有在病毒蛋白质产生后才能开始。研究结果揭示了聚合酶如何与细胞蛋白ANP32A相互作用，并利用它保护病毒RNA免受免疫系统的检测。

目前流行的A型流感病毒被认为是导致1918-1919年全球流感大流行的病毒的进化后代，那次流感造成了全球5000万至1亿人死亡。流感病毒通常局限于感染一种动物宿主，如鸟类，并需要特定的适应性才能跳转到不同的动物，如人类。1918年的流感病毒被认为是从水禽传染给人类的，被认为是“创始人病毒”，为所有随后的流行病和大流行毒株贡献了病毒基因组片段。在今年早些时候发表的一项研究中，该小组确定了1918年大流行性流感病毒的聚合酶的结构，并确定了聚合酶表面对抑制敏感的位点¹． 这反过来又有助于确定和验证药物发现的靶点。

这项研究对于理解ANP32A是如何部分解释宿主跳跃障碍至关重要。人类和鸟类之间的ANP32A差异很大，迫使动物和禽流感病毒进化得不那么相似。戴蒙德大学的结构生物学研究为不同流感菌株的大流行潜力提供了洞察。通过研究病毒聚合酶的哪些区域与ANP32A相互作用，研究人员确定禽流感聚合酶的突变可能使其与人类ANP32A相互作用，从而使禽流感毒株跳转到人类宿主体内²．

大型蛋白质复合体的结构特征是一个挑战，流感复制复合体也不例外。在光束线I03和I24上用x射线晶体学测定了病毒聚合酶的近原子细节结构，揭示了单个聚合酶配对形成二聚体。为了补充二聚体的晶体结构，一种被称为SAXS的结构技术在B21光束处的溶液中进行，以证明二聚体形成对聚合酶功能的重要性。

研究人员提出，单个RNA聚合酶在感染早期进行转录，只有当它们以二聚体的形式结合在一起时，在产生额外的聚合酶副本之后，才会切换到复制³．

为了进一步扩展这一结构工作，研究团队在eBIC进行了低温电磁测试。牛津大学的乔纳森·格莱姆斯教授解释道:“Cryo-EM让我们开始观察非常有趣的蛋白质复合物，我们发现在实验室里不可能培养出晶体”。

利用低温电子显微镜确定了RNA和病毒聚合酶之间的相互作用，揭示了二聚体中的一种聚合酶复制病毒基因组，而另一种聚合酶将新形成的RNA包裹在病毒蛋白质中，使其免受免疫传感器的伤害。有趣的是，流感病毒劫持了细胞蛋白ANP32A来稳定二聚体，并协助包裹和隐藏病毒RNA，以避免免疫检测。

”钻石民主化科学”,格兰姆斯解释说。”所有这些技术都存在于一个地方，并可供科学界使用，这是一个非常宝贵的资源。这些世界级的尖端设施免费提供给来自英国和欧盟的大学和研究所的科学家，他们有有趣和重要的生物学问题”。

通讯作者微生物学的趋势牛津大学的Ervin Fodor教授总结道:“这些研究帮助我们确定和验证药物发现的靶点。我们希望利用Diamond的技术对流感病毒转录机制产生的新认识，最终将导致针对流感聚合酶的新型抗病毒药物”。