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为探究丝状病毒 RNA 合成机制，浙江大学等机构研究人员解析马尔堡病毒（MARV）和埃博拉病毒（EBOV）聚合酶复合物的冷冻电镜结构，发现病毒特异性 L-VP35 相互作用等，为开发靶向丝状病毒聚合酶的抗病毒药物提供依据。
丝状病毒，如埃博拉病毒（Ebola virus，EBOV）和马尔堡病毒（Marburg virus，MARV），属于单股负链 RNA 病毒目（Mononegavirales）。这些病毒呈丝状，是单链、负义 RNA 病毒，一旦感染人体，会引发严重的出血热，死亡率极高。目前，针对这些丝状病毒感染，既没有获批的药物，也没有可用的疫苗，因此，开发有效的抗病毒疗法迫在眉睫。
病毒的基因组复制和转录过程对其生命周期至关重要，而这一过程由 RNA 依赖的 RNA 聚合酶（RdRp）复合物介导，该复合物由 L 蛋白及其辅助因子 VP35 组成。然而，由于缺乏这些病毒 L 和 VP35 复合物的高分辨率结构，丝状病毒 RNA 合成的分子机制一直未得到充分研究。在这样的背景下，浙江大学医学院附属第二医院等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为理解丝状病毒 RNA 合成机制以及开发抗病毒药物提供了关键信息。
研究人员为开展此项研究，主要运用了以下关键技术方法：首先是蛋白质表达与纯化技术，通过将优化密码子的相关基因亚克隆到载体中，在昆虫细胞里表达并纯化出目标蛋白；其次是冷冻电镜技术，制备好样品后，在不同设备上收集冷冻电镜数据；最后利用多种软件进行图像处理、模型构建和精修，还通过微尺度热泳（MST）结合实验测定苏拉明与病毒聚合酶的亲和力。
下面介绍该研究的主要结果：
- 冷冻电镜结构测定：研究人员构建了适合结构测定的 MARV 和 EBOV 的 L-VP35 复合物样本，经一系列处理后，收集冷冻电镜图像并进行数据处理，最终得到 MARV 和 EBOV 聚合酶复合物的高分辨率冷冻电镜结构，分辨率分别为 2.7 ? 和 3.1 ? 。
- MARV 和 EBOV L-VP35 图谱和模型概述：MARV 的（L-VP35）MFL和（L-VP35）MCore的图谱和模型相似度高，EBOV 的（L-VP35）ECore结构与之前发表的 EBOV 聚合酶复合物相似。研究发现，聚合酶复合物的组装在丝状病毒家族中高度保守，但 VP35 的寡聚化结构域（OD）具有高度动态性。
- MARV L 蛋白的 RdRp 结构域的结构特征：MARV 的 RdRp 结构域呈经典的右手手指 - 手掌 - 拇指结构，包含多个保守基序，对催化 RNA 合成至关重要。与其他病毒相比，MARV 的 RdRp 结构域存在插入元件，且该元件在丝状病毒中具有特异性。此外，苏拉明对 MARV 聚合酶的结合亲和力低于 EBOV 聚合酶。
- MARV 和 EBOV L 蛋白均采用延伸构象：PRNTase 结构域负责在转录过程中为新生的病毒 mRNA 添加 5’帽结构。研究发现，MARV 和 EBOV 的 PRNTase 结构域含有保守基序，且它们的聚合酶结构呈现出延伸构象，这与其他已报道的处于延伸状态的病毒聚合酶结构相似。
- EBOV 聚合酶的独特构象结构：（L-VP35）ECore的整体结构与之前发表的 EBOV 聚合酶结构相似，但存在明显的构象差异，表现为各结构域向内移动，导致中央腔收缩和模板 RNA 进入通道变窄。
- MARV L 与 VP35 之间的相互作用：VP35 四聚体以独特方式与 MARL 结合，二者的相互作用涉及极性和疏水接触。其中，mVP35d 与 MARL 的相互作用最为广泛，且 VP35 的干扰素抑制结构域（IID）对维持 L-VP35 复合物的稳定性和完整性至关重要。
- 属间 L-VP35 相互作用功能不兼容的结构基础：尽管 MARV 和 EBOV 聚合酶复合物具有较高的序列同一性和整体结构相似性，但交换 VP35 会削弱 L 与 VP35 的结合，破坏复合物的形成，这是由于 VP35 不同区域的结构差异以及与 L 蛋白相互作用界面的不同所导致的。
- VP35 上潜在的核蛋白结合位点：VP35 相当于其他非分节段负链 RNA 病毒（nsNSVs）中的 P 蛋白，在其 IID 结构域中存在潜在的核蛋白（NP）结合位点，与副粘病毒的 NP 结合位点不同，且 dsRNA 结合和 IFN 抑制特性可能不受与 L 结合的影响。
在结论与讨论部分，研究人员通过解析 MARV 和 EBOV 的 L-VP35 复合物的高分辨率冷冻电镜结构，揭示了病毒特异性 L-VP35 相互作用，以及 EBOV 聚合酶的独特收缩构象。这些发现增进了人们对丝状病毒聚合酶复制和转录机制的理解，为开发针对这些致命病原体的有效抗病毒药物提供了重要依据。同时，研究还发现不同丝状病毒 VP35 的动态差异可能影响病毒复制和发病机制，为后续研究指明了方向。此外，对 RNA 合成起始和延伸过程的机制性洞察，有助于深入了解病毒的生命周期，对开发针对 EBOV、MARV 以及其他 nsNSVs 的抗病毒药物具有重要意义。
