Nat Commun | 娄智勇、饶子和联合Fodor打开流感病毒“复制机器”的分子奥秘

流感病毒是导致全球季节 性流行 感冒 的重要病原体，每年都会引发数百万严重感染病例。它是一种分节段的负链 RNA 病毒，其 基因组由 8 条负链 RNA 片段组成，每条 RNA 的 3 ’ 和 5 ’ 末端都要与 RNA 聚合酶（ FluPol ，由 PA 、 PB1 和 PB2 三个 亚基组成 ） 以及 核蛋白（ NP ）结合， 共同 组装成核糖核蛋白复合物（ RNP ）。 RNP 既是病毒复制和转录的基本单元，也是整个病毒生命周期的核心 “ 机器 ” 。 然而， 由于 RNP 本身 具有高度的动态性和复杂性为其结构研究带来了重大挑战 。虽然此前一些低分辨率的研究已经勾勒出 RNP 的大致轮廓，但其分子细节 依旧是困扰病毒学领域的重大科学难题。 mini- vRNP 是 最小 的 功能 性核糖核蛋白复合物，其中仅包含 248 个核苷酸，相比天然 RNP 而言具有更强的结构刚性。 在保留基本功能的同时，大幅简化了体系的复杂度，因此成为 RNP 结构研究的理想模型 。 但即便如此，目前对 mini- vRNP 的结构研究仍停留在亚纳米分辨率水平，阻碍了人们对于 RNP 中聚合酶 - 核蛋白 -RNA 之间相互作用的认知。

2025年 11 月 4 日，清华大学基础医学院娄智勇教授、饶子和院士团队联合英国牛津大学Ervin Fodor教授团队，在 Nature Communications 发表了题为

Coupling of polymerase-nucleoprotein-RNA in an influenza virus mini ribonucleoprotein complex

研究人员 首先在哺乳动物细胞中 重组并纯化了 mini- vRNP 并 通过 荧光观察 和 qPCR 验证其活性与组分 。 随后 经过优化的冷冻电镜数据处理策略 克服了样品中的柔性和异质性最终 得到了 mini- vRNP 的 两种主要构象。 一种是聚合酶嵌入 NP-RNA 环的中央，被命名为 “State-In” ，其整体分辨率 2.89 Å ，聚合酶分辨率达到 2.97 Å ；另一种则是聚合酶旋转到环的外缘，称为 “State-Out” ，其整体分辨率 5.54 Å ，聚合酶分辨率达到 3.62 Å 。在 State-In 中，聚合酶与宿主 RNA 聚合酶 II 结合所需的界面被 NP 环遮挡， 呈现 一种静息状态；而在 State-Out 中，这些界 面完全暴露，聚合酶得以与宿主因子结合，从而启动病毒的转录和复制。因此研究人员推测 RNP 在病毒上周期中可能通这样的构象变化实现了其静息状态和活性状态 动态调控。

更为重要的是，研究揭示了一个特殊的核蛋白亚基 ——NP-0 。它位于聚合酶邻近的位置，与 其他 NP 相比表现出独特的 RNA 结合形式 。研究发现， NP-0 通过其 D72-K90 区域插入 RNA 双链的分叉处，将双链 RNA 劈开为单链，并将其稳定地固定在自身的 RNA 结合槽中。这一构象 不仅保护了 RNA 的末端结构，防止其降解，同时也为 RNP 环状 结构的 稳定性提供了支撑。与此同时， NP-0 通过关键残基 R208 ， S245 ， N247 与聚合酶 PA 亚基和 RNA 之间形成复杂的相互作用网络。为了确定这些相互作用在病毒复制过程中的作用。研究人员们分别突变了 NP 和 PA 亚基上参与相互作用的氨基酸并通过复制子体系测定了突变体的 转录 复制活性，结果表明 NP-0 中的 R208 对于病毒的转录复制活性至关重要。

此外， 研究团队还对比了 NP-0 与其他常规位置 NP 的 RNA 结合方式，揭示了两种模式的差异。在 NP-0 中， RNA 以分叉的形式结合，表现出独特的双链劈开与稳定功能；而在其他位置的 NP 中， RNA 以线性片段结合，每个 NP 大约容纳 10 个核苷酸，多个 NP 的结合槽首尾相连，形成一条连续的 RNA 保护路径。这一连续排列不仅牢固地包裹了病毒 RNA ，也最大限度地避免了外源核酸酶的攻击。。 值得注意的是，许多被证实对病毒增殖至关重要的氨基酸残基，正好分布在这些 RNA 结合槽之中，这为开发靶向 NP-RNA 结合界面的新型抗流感药物提供了重要启示

这一系列发现使人们第一次能够在分子层面直观地理解流感病毒中聚合酶-核蛋白-RNA之间偶联的分子机制。同时 基于结构信息 提出了 流感病毒 RNP 的工作模型 ： 当聚合酶被 NP -RNA 环遮挡时， RNP 保持静息； 而 当聚合酶转向 NP-RNA 环的外缘时，它便进入工作状态，启动 RNA 合成。 RNP 通过这样 “ 旋转开关 ” 式的构象变化，在静息和活性 之间完成精准调控。这种 偶联和 动态机制不仅深化了人 们对病毒生命周期的理解，也为未来寻找阻断病毒复制的策略提供了新思路。

清华大学基础医学院娄智勇教授、 饶子和院士 与牛津大学 Ervin Fodor 教授为该论文的共同通讯作者。 这项工作也是继 2009 年

Nature

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-64741-z

制版人： 十一

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