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近日，中國科學院武漢病毒研究所/高致病性病毒與生物安全全國重點實驗室鄧增欽團隊聯合胡志紅/王曼麗團隊以及武漢大學/高致病性病毒與生物安全全國重點實驗室趙海艷團隊在學術期刊Nucleic Acids Research上發表了題為“Structure and function of the nairovirus cap-snatching endonuclease”的研究論文。該研究揭示了內羅病毒（Nairovirus）“奪帽”核酸內切酶的結構特征、催化機制及小分子抑制機制，為針對克里米亞–剛果出血熱病毒（CCHFV）等高危內羅病毒的抗病毒藥物研發提供了重要理論依據。
內羅病毒是一類蜱傳布尼亞病毒，包含多種人和動物的高致病性病原，其中CCHFV可引發嚴重出血熱及多器官衰竭，病死率高達40%。目前針對CCHFV尚無獲批疫苗和特異性治療藥物，被世界衛生組織列為優先關注的重要病原體。內羅病毒在轉錄過程中依賴其聚合酶所攜帶的“奪帽”核酸內切酶活性，從宿主 mRNA 中切割包含 5′端帽子結構的短 RNA 片段，并以此作為引物啟動病毒 mRNA 的轉錄。由于病毒“奪帽”核酸內切酶在病毒復制周期中起重要作用，是極具潛力的抗病毒藥物靶點。然而，目前針對內羅病毒核酸內切酶的三維結構、催化機制及潛在小分子抑制劑的作用機制仍不清楚。
該研究以CCHFV及其近緣病毒Kasokero virus（KASV）核酸內切酶為研究對象，系統開展了生化活性表征、晶體結構解析及功能驗證實驗。研究發現，CCHFV和KASV核酸內切酶在錳離子存在時表現出顯著的核酸切割活性，并對富含尿嘧啶的RNA底物具有明顯偏好。此外，研究還評估了多種已知核酸內切酶抑制劑的效果，其中包括已獲FDA批準的抗流感藥物巴洛沙韋酸。結果表明，該小分子能夠有效結合并抑制CCHFV和KASV核酸內切酶的活性。研究團隊進一步采用抗體輔助結晶策略，成功解析了CCHFV和KASV核酸內切酶在游離狀態、KASV核酸內切酶在金屬離子結合狀態以及抑制劑結合狀態下的多種高分辨率晶體結構。結構分析顯示，KASV核酸內切酶活性中心的兩個錳離子通過保守氨基酸和多分子水橋共同參與結合，這一金屬離子配位模式對酶活性至關重要。進一步的細胞水平實驗表明，破壞這些金屬離子結合位點可幾乎完全抑制病毒聚合酶的轉錄活性，證明了該金屬離子配位模式在病毒轉錄過程中的關鍵作用。KASV核酸內切酶與小分子抑制劑的高分辨率晶體結構還揭示出其活性口袋相對開放的結構特征，為后續基于結構的藥物改造和優化提供了明確方向。
本研究工作主要由武漢病毒研究所副研究員匡文華和博士生田振華完成，鄧增欽研究員、趙海艷研究員和王曼麗研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。
內羅病毒核酸內切酶結構及小分子抑制機制
文章鏈接：https://academic.oup.com/nar/article/54/2/gkaf1515/8425330