7月7日，上?？萍即髮W(xué)免疫化學(xué)研究所張賀橋/Roger Kornberg研究團(tuán)隊(duì)（結(jié)構(gòu)生物化學(xué)課題組）在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）在線(xiàn)發(fā)表了題為“Structures of the measles virus polymerase complex with non-nucleoside inhibitors and mechanism of inhibition”的研究論文，報(bào)道了非核苷類(lèi)抑制劑抑制麻疹病毒（Measles virus）和尼帕病毒（Nipah virus）RNA聚合酶復(fù)合物活性的分子機(jī)制。

麻疹病毒屬于非節(jié)段負(fù)鏈RNA病毒（nsNSV），基本傳染數(shù)（R0）可達(dá)12-18，即平均一名感染者可傳染12-18人。這一數(shù)字高于新冠病毒奧密克戎毒株的R0 (8-10)及已滅絕的天花病毒的R0 (5-7)。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）統(tǒng)計(jì)，僅2022年和2023年，麻疹病毒感染就導(dǎo)致約13.6萬(wàn)和10.7萬(wàn)人死亡，其中許多為5歲以下兒童。盡管目前已經(jīng)有上市的麻疹病毒疫苗，但研究表明約5%的兩劑疫苗接種者無(wú)法產(chǎn)生有效抗體。鑒于其極強(qiáng)的傳染性和龐大的感染人群基數(shù)，麻疹病毒依然是全球重要的健康威脅。

尼帕病毒同屬副黏病毒科nsNSV。近年來(lái)亞洲地區(qū)尼帕病毒感染事件時(shí)有發(fā)生。尼帕病毒可通過(guò)動(dòng)物或人與人傳播，感染后可引發(fā)腦炎、肺炎等嚴(yán)重癥狀，致死率高達(dá)70%。目前針對(duì)尼帕病毒的疫苗和抗病毒藥物尚處于研發(fā)階段，還沒(méi)有上市產(chǎn)品用于預(yù)防或治療尼帕病毒感染。麻疹病毒和尼帕病毒基因組分別編碼8和6種蛋白，其中由L和P蛋白構(gòu)成的RNA依賴(lài)的RNA聚合酶復(fù)合物（L-P復(fù)合物）是抗病毒藥物研發(fā)的關(guān)鍵靶點(diǎn)。少數(shù)幾種非核苷類(lèi)抑制劑（non-nucleoside inhibitor），如ERDRP-0519、AS-136A和GHP-88309能夠抑制麻疹病毒聚合酶活性，但其作用機(jī)制尚不十分清楚。

免化所張賀橋/Roger Kornberg團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于真核生物及病毒基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究，2024年12月曾在Science Advances報(bào)道尼帕病毒RNA聚合酶復(fù)合物的結(jié)構(gòu)特征，這也是本研究的重要前期基礎(chǔ)。

在最新工作中，研究團(tuán)隊(duì)利用單顆粒冷凍電鏡重構(gòu)技術(shù)解析了3.0 ?分辨率下的麻疹病毒L-P復(fù)合物apo狀態(tài)結(jié)構(gòu)，顯示L蛋白與四聚化的P蛋白組裝形成錐形的聚合酶復(fù)合物（圖1A）。隨后又分別解析了麻疹病毒L-P復(fù)合物結(jié)合非核苷類(lèi)抑制劑ERDRP-0519和AS-136A的3.4和3.3 ?冷凍電鏡結(jié)構(gòu)（圖1B，1C）。有意思的是，這兩種抑制劑均結(jié)合在對(duì)于催化至關(guān)重要的“GDN環(huán)”附近的口袋中。結(jié)構(gòu)對(duì)比顯示非核苷類(lèi)抑制劑采取了別構(gòu)抑制的作用機(jī)制去抑制麻疹病毒聚合酶活性。ERDRP-0519及AS-136A均可引起麻疹病毒聚合酶“GDN環(huán)”的構(gòu)象變化：使其由“GDN-in”構(gòu)象向“GDN-out”構(gòu)象發(fā)生轉(zhuǎn)變（圖1D）。該構(gòu)象變化后續(xù)可能通過(guò)破壞鎂離子-核苷酸的結(jié)合來(lái)抑制RNA合成過(guò)程。新揭示的非核苷類(lèi)抑制劑結(jié)合口袋也有望被開(kāi)發(fā)為新的抗麻疹病毒藥物結(jié)合位點(diǎn)。

與團(tuán)隊(duì)此前報(bào)道的尼帕病毒L-P復(fù)合物apo狀態(tài)結(jié)構(gòu)比較推測(cè)，ERDRP-0519也可能結(jié)合并抑制尼帕病毒聚合酶活性。利用表面等離子共振技術(shù)和體外生物化學(xué)活性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了ERDRP-0519對(duì)尼帕病毒聚合酶的結(jié)合和抑制活性。最終解析的3.0 ?分辨率下ERDRP-0519結(jié)合尼帕病毒L-P復(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)顯示（圖1E），與麻疹病毒一樣，尼帕病毒聚合酶“GDN環(huán)”附近的口袋同樣可以被ERDRP-0519結(jié)合，“GDN”環(huán)同樣會(huì)發(fā)生構(gòu)象重排，從而抑制聚合酶活性。該工作為麻疹病毒及尼帕病毒抗病毒藥物的理性設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

圖1. 非核苷類(lèi)抑制劑抑制麻疹病毒及尼帕病毒聚合酶的分子機(jī)制

(A) 麻疹病毒L-P復(fù)合物冷凍電鏡重構(gòu)圖；(B) ERDRP-0519結(jié)合麻疹病毒L-P復(fù)合物的分子細(xì)節(jié)；(C) AS-136A結(jié)合麻疹病毒L-P復(fù)合物的分子細(xì)節(jié)；(D) 非核苷類(lèi)抑制劑誘導(dǎo)麻疹病毒聚合酶發(fā)生構(gòu)象變化；(E) ERDRP-0519結(jié)合尼帕病毒L-P復(fù)合物分子細(xì)節(jié)

免化所結(jié)構(gòu)生物化學(xué)課題組2024級(jí)博士研究生王逸儒、高級(jí)工程師趙莉霞為本研究共同第一作者。結(jié)構(gòu)生物化學(xué)課題組負(fù)責(zé)人張賀橋副研究員（Lead Contact）及Roger Kornberg特聘教授為共同通訊作者。上?？萍即髮W(xué)為論文第一完成單位。其他作者包括免化所藥物發(fā)現(xiàn)平臺(tái)工程師張怡、分析化學(xué)平臺(tái)高級(jí)工程師高秀霞、結(jié)構(gòu)生物化學(xué)課題組高級(jí)工程師王雁南及2025級(jí)博士研究生史雯萍。論文在修回過(guò)程中得到了西湖大學(xué)柴繼杰教授的指導(dǎo)和幫助。冷凍電鏡數(shù)據(jù)收集工作在上海科技大學(xué)生物電鏡平臺(tái)完成。

論文鏈接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00683-X