清华大学向烨团队最新PNAS

裂谷热病毒（RVFV）是一种有包膜的负链RNA病毒，隶属于布尼亚病毒目（Bunyavirales）白纤病毒科（Phenuiviridae）的沙蝇病毒属（Phlebovirus）。这种蚊媒病原体对畜牧业和人类健康构成双重威胁。人类感染RVFV后，多数病例表现为流感样症状。

然而，重症病例可发展为危及生命的并发症，包括致命的出血热。全球对RVFV大流行潜力的担忧日益加剧，原因在于日益增长的牲畜贸易、大量未接触过该病毒的易感动物（尤其是牛和羊）群体的存在，以及能够传播该病毒的蚊媒广泛分布。目前尚无针对RVFV的特异性抗病毒药物和疫苗。因此，开发有效的疫苗和治疗策略正受到高度关注。

RVFV的基因组由三个节段组成：L（大）、M（中）和S（小）节段。M节段编码一个前体蛋白，该前体蛋白经宿主细胞蛋白酶切割后，产生非结构蛋白NSm以及结构糖蛋白Gn和Gc。GnGc复合物负责介导病毒的附着、进入和融合过程。Gc糖蛋白属于II类膜融合蛋白，其表面被Gn胞外区的头部区域所遮蔽。Gn的胞外区包含四个结构域：A、B、C结构域以及β-ribbon结构域。Gn的头部由A、B结构域和β-ribbon结构域构成。Gn的C结构域则远离头部区域。

动物疫苗试验表明，靶向Gn和Gc蛋白的抗体能够介导中和作用，从而提供针对RVFV感染的保护力。此外，已有少量人类单克隆抗体（mAbs）被分离出来。这些单克隆抗体能够结合Gc、Gn或两者，在感染动物模型中显示出中和病毒、提供有效的暴露前预防和暴露后治疗作用。

模式机理图（图片源自PNAS ）

先前的电子显微镜研究已在纳米分辨率下揭示了RVFV糖蛋白的二十面体组装形式。然而，由于病毒颗粒的柔韧性和易变形性，RVFV病毒粒子的高分辨率结构测定一直存在困难。病毒粒子呈现T = 12的二十面体结构。GnGc异源二聚体形成六聚体或五聚体，并组装在病毒表面。目前，RVFV Gn胞外头部和Gc胞外结构域的晶体结构已被解析。Gn的胞外头部对于病毒识别宿主细胞受体至关重要，并且包含了参与抗体中和作用的关键表位。

Gc是一种典型的II类融合蛋白。融合后状态的Gc采用同源三聚体结构，该结构与黄病毒E蛋白在融合后构象中的结构相似。然而，由于病毒颗粒的整体结构分辨率较低，Gn和Gc蛋白在病毒表面的组装机制尚未明确阐明。最近一项研究报道了一种名为RVFV-140的抗体，它能识别病毒颗粒并通过抑制融合表现出强效的中和活性。然而，RVFV-140无法识别可溶性的单体Gn或Gc，仅当Gn和Gc共表达并展示在细胞表面时才能结合，这表明RVFV-140可能识别一个复杂的构象表位。

通过优化表达和纯化方案，作者发现Gn和Gc与RVFV-140共表达能够稳定GnGc的组装，从而为结构测定提供了理想的样品。随后，作者以3.1 Å的分辨率解析了GnGc六聚体与RVFV-140的抗原结合片段（Fab140）复合物的冷冻电镜结构。对GnGc–Fab140复合物的结构分析表明，Fab140特异性结合于Gn的头部。每个Fab140分子交联两个Gn原体。详细的相互作用为关键中和表位提供了分子层面的描述。该结构也阐明了Gn和Gc糖蛋白在病毒粒子上组装的分子基础，为理解由糖蛋白构象变化介导的膜融合机制提供了新见解，并为基于结构的RVFV疫苗设计铺平了道路。

原文链接：

https://doi.org/10.1073/pnas.2514862122