新世界哺乳动物沙粒病毒刺突复合体抗原糖蛋白构建单元的结构解析与稳定化研究

这篇研究通过X射线晶体学揭示了新世界沙粒病毒（NW）Junín病毒（JUNV）和Machupo病毒（MACV）的糖蛋白GP1-GP2异源二聚体结构，阐明了其与中和抗体结合的抗原相关性。研究通过引入二硫键稳定了GP1-GP2的相互作用，填补了NW病毒刺突复合体高阶结构的空白，为疫苗设计提供了分子蓝图。

　　

ABSTRACT

新世界（NW）沙粒病毒从啮齿动物宿主向人类的溢出持续威胁公共卫生，而其刺突糖蛋白（GP）复合体是中和抗体的主要靶点。本研究解析了JUNV和MACV的GP1-GP2异源二聚体晶体结构（分辨率分别为2.1 ?和2.4 ?），揭示了其作为疫苗关键靶点的组装机制。通过工程化二硫键（如JUNV GP1^88-329
GP2^e
）稳定了GP1与GP2的相互作用，证明其能被中和抗体（如JUN1、MAC1）识别，验证了抗原相关性。

INTRODUCTION

沙粒病毒（Arenaviridae）分为旧世界（OW）和新世界（NW）谱系，其中NW的JUNV和MACV分别导致阿根廷和玻利维亚出血热。病毒表面的三聚体GP复合体由GP1（附着蛋白）、GP2（融合蛋白）和稳定信号肽（SSP）组成，通过宿主蛋白酶（如SKI-1）切割成熟。GP1与转铁蛋白受体1（TfR1）等结合触发内化，而GP2介导膜融合。尽管OW病毒（如LASV）GP结构已有研究，NW GP的高阶结构仍未知。

RESULTS

表达与纯化
通过昆虫细胞表达系统，在GP1-GP2界面引入二硫键（如JUNV Cys88-Cys329），结合弗林蛋白酶切割位点优化，成功获得稳定异源二聚体。ELISA证实其与中和抗体（如JUN1、OD01）结合，保留天然构象。

结构特征
JUNV和MACV GP1-GP2整体结构与OW病毒（如LASV）相似，但GP1的β-片层相对GP2“上移”，形成更伸长的形态。GP1的N端“strap”区域（残基59-89）与GP2形成广泛疏水相互作用，其中Phe75嵌入GP2的保守口袋。α4螺旋位于GP1-GP2界面中心，阻碍GP2的融合后构象转变。

关键差异
与OW病毒不同，NW GP1在游离和GP2结合状态下结构变化有限（RMSD 1.1 ?），提示其构象灵活性较低。此外，NW特有的Trp395（OW为Ile）介导strap与GP2的独特相互作用。

糖基化与抗原性
GP1的Asn166糖基化位点在JUNV疫苗株Candid#1中被删除，可能影响免疫逃逸。工程化二聚体保留了天然糖基化模式（如MACV Asn83糖链），为疫苗设计提供参考。

DISCUSSION

本研究首次揭示NW GP1-GP2的组装机制，其结构差异可能源于受体使用策略（如NW依赖TfR1，OW依赖LAMP1）。稳定的异源二聚体为多价疫苗开发奠定基础，但需进一步探索三聚体组装和pH依赖性构象变化。

MATERIALS AND METHODS

采用杆状病毒系统表达GP1-GP2，通过Strep-Tactin亲和层析和尺寸排阻色谱纯化。晶体衍射数据在Diamond光源收集，使用分子置换法解析结构。

意义

该研究填补了NW沙粒病毒结构生物学空白，为广谱疫苗和抗体药物研发提供了关键靶点信息。