病毒“复印机”的分子3D结构被破译

研究人员首次展示了尼帕病毒的遗传物质如何在受感染的细胞中复制。该病毒可导致人类致命的脑炎

由动物传播给人类的病毒引起的疾病爆发和区域流行病继续在世界各地发生。许多跨越国界的流行病也源于这种传播方式。对病原体的早期研究对于确保在发生流行病或大流行时提供有效的药物和疫苗至关重要

世界卫生组织（世界卫生组织）将尼帕病毒归类为对人类潜在的非常危险的病毒。近年来，它在亚洲引发了几次疫情。这种病毒可以从蝙蝠传播给人类，导致高达70%的病例致命的严重疾病。它也可以在人与人之间传播，传播速度非常快。目前还没有针对尼帕病毒感染的靶向药物或疫苗

药物开发目标

由哥廷根大学医学中心（UMG）细胞生物化学系“分子机器的结构和功能”研究小组组长、MPI多学科科学研究小组组长Hauke Hillen教授领导的研究人员首次成功地以分子分辨率可视化了尼帕病毒复制机（也称为RNA聚合酶）的三维结构

RNA聚合酶负责病毒遗传物质的复制和病毒基因的激活，对病毒在细胞中的复制至关重要。因此，它是药物开发的一个有前景的目标。该研究发表在《自然通讯》上

科学家们使用冷冻电子显微镜来破译RNA聚合酶的三维（3D）结构。他们将RNA聚合酶休克冷冻在两种不同的状态，游离和与病毒RNA结合，然后在最先进的电子显微镜下拍摄了数千张分子的个人图像。然后，高性能计算机被用来计算具有几乎原子分辨率的3D结构

分析RNA聚合酶的作用

在第二步中，研究小组破译了RNA聚合酶在复制过程中如何与病毒RNA基因组相互作用。为了做到这一点，他们在试管中通过向RNA聚合酶中添加RNA模板和RNA拷贝的构建块（称为核苷酸）来复制这一过程

使用生化分析方法，他们表明纯化的RNA聚合酶在试管中具有活性，并从核苷酸中产生新的RNA。然后，研究人员使用冷冻电镜以分子分辨率可视化处于这种活性、RNA结合状态的RNA聚合酶的3D结构

Hillen教授说：“这是一个重要的里程碑，因为到目前为止，人们还不清楚尼帕病毒的RNA聚合酶是什么样子的，以及它是如何与病毒RNA相互作用的。我们的数据显示，它与其他相关RNA病毒（如埃博拉病毒）的RNA聚合酶相似，但有一些特殊特征。”

这些数据还揭示了这种病毒RNA聚合酶如何使用基因组病毒RNA作为复制过程的模板，以及它如何结合新产生的产物RNA和核苷酸构建块

“这些结果特别令人兴奋，因为以前从未见过处于活动状态的RNA聚合酶的分子快照，即使是埃博拉等相关病毒，”研究小组“分子机器的结构和功能”的博士后研究员、该研究的第一作者Fernanda Sala博士说

“通过比较游离和RNA结合的RNA聚合酶的快照，我们不仅能够破译其结构，还能够对其动力学获得新的见解。这些数据可用于靶向开发可以抑制RNA聚合酶的药物。”