武汉病毒所邓增钦团队在内罗病毒核酸内切酶的催化及小分子抑制剂机制研究方面取得重要进展

　　

近日，中国科学院武汉病毒研究所/高致病性病毒与生物安全全国重点实验室邓增钦团队联合胡志红/王曼丽团队以及武汉大学/高致病性病毒与生物安全全国重点实验室赵海艳团队在学术期刊Nucleic Acids Research上发表了题为“Structure and function of the nairovirus cap-snatching endonuclease”的研究论文。该研究揭示了内罗病毒（Nairovirus）“夺帽”核酸内切酶的结构特征、催化机制及小分子抑制机制，为针对克里米亚–刚果出血热病毒（CCHFV）等高危内罗病毒的抗病毒药物研发提供了重要理论依据。

内罗病毒是一类蜱传布尼亚病毒，包含多种人和动物的高致病性病原，其中CCHFV可引发严重出血热及多器官衰竭，病死率高达40%。目前针对CCHFV尚无获批疫苗和特异性治疗药物，被世界卫生组织列为优先关注的重要病原体。内罗病毒在转录过程中依赖其聚合酶所携带的“夺帽”核酸内切酶活性，从宿主 mRNA 中切割包含 5′端帽子结构的短 RNA 片段，并以此作为引物启动病毒 mRNA 的转录。由于病毒“夺帽”核酸内切酶在病毒复制周期中起重要作用，是极具潜力的抗病毒药物靶点。然而，目前针对内罗病毒核酸内切酶的三维结构、催化机制及潜在小分子抑制剂的作用机制仍不清楚。

该研究以CCHFV及其近缘病毒Kasokero virus（KASV）核酸内切酶为研究对象，系统开展了生化活性表征、晶体结构解析及功能验证实验。研究发现，CCHFV和KASV核酸内切酶在锰离子存在时表现出显著的核酸切割活性，并对富含尿嘧啶的RNA底物具有明显偏好。此外，研究还评估了多种已知核酸内切酶抑制剂的效果，其中包括已获FDA批准的抗流感药物巴洛沙韦酸。结果表明，该小分子能够有效结合并抑制CCHFV和KASV核酸内切酶的活性。研究团队进一步采用抗体辅助结晶策略，成功解析了CCHFV和KASV核酸内切酶在游离状态、KASV核酸内切酶在金属离子结合状态以及抑制剂结合状态下的多种高分辨率晶体结构。结构分析显示，KASV核酸内切酶活性中心的两个锰离子通过保守氨基酸和多分子水桥共同参与结合，这一金属离子配位模式对酶活性至关重要。进一步的细胞水平实验表明，破坏这些金属离子结合位点可几乎完全抑制病毒聚合酶的转录活性，证明了该金属离子配位模式在病毒转录过程中的关键作用。KASV核酸内切酶与小分子抑制剂的高分辨率晶体结构还揭示出其活性口袋相对开放的结构特征，为后续基于结构的药物改造和优化提供了明确方向。

本研究工作主要由武汉病毒研究所副研究员匡文华和博士生田振华完成，邓增钦研究员、赵海艳研究员和王曼丽研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

?内罗病毒核酸内切酶结构及小分子抑制机制

文章链接：https://academic.oup.com/nar/article/54/2/gkaf1515/8425330