PNAS |清华大学基础医学院向烨团队解析裂谷热病毒糖蛋白Gn/Gc复合物组装机制

裂谷热病毒（Rift valley fever virus, RVFV）是一种由节肢动物传播的致命性人畜共患病毒，对人类健康和畜牧业构成严重威胁，已被流行病防范创新联盟（CEPI）列为优先发展有效疫苗的病原体之一。裂谷热病毒表面糖蛋白Gn和Gc蛋白组装形成六元环及五元环结构，这些结构进一步组装形成位于病毒囊膜外、且具有二十面体对称性的糖蛋白层。裂谷热病毒糖蛋白在病毒入侵过程中起关键作用，但其组装的具体分子机制仍有待进一步解析。

2025年12月16日，清华大学基础医学院向烨课题组在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志发表了题为"Cryo-EM structure of the Rift Valley fever virus envelope protein in complex with a potent neutralization antibody"（裂谷热病毒囊膜蛋白与高效中和抗体复合物的冷冻电镜结构）的研究论文。这一研究首次获得了裂谷热病毒GnGc六元环高分辨率冷冻电镜结构，解析了该六元环组装的关键结构基础，同时阐明了一种高效抗体RVFV-140的中和机制。

图1. 裂谷热病毒GnGc与中和性抗体RVFV-140复合物结构（摘自文章Figure 1）

在本研究中，向烨团队通过共表达GnGc与一种识别结构表位的中和性抗体RVFV-140的Fab区（Fab140），成功获得了可形成稳定GnGc六元环结构的复合物，并利用冷冻电镜技术解析了其近原子分辨率结构（图1）。RVFV GnGc-Fab140复合物由六个GnGc异二聚体和六个Fab140组成。其中GnGc异二聚体结构与此前报道的Gn、Gc单体结构具有显著差异。六个GnGc异二聚体以倾斜方式围绕中心轴分布，形成一个由上下两层组成、且每层直径不同的六元环状结构。其中，上层主要由Gn的头部（结构域A、B和β片层区）构成，下层则由Gn的结构域C及Gc的结构域I和III共同组成。每个Fab140结合在六元环上层两个相邻Gn头部之间，对稳定GnGc六元环结构起到了关键作用。GnGc六元环结构形成的过程中，四个位于Gn分子间作用界面的loop区发生剧烈构象改变。

裂谷热病毒入侵过程中，其糖蛋白GnGc需要从融合前的六元环构象转变为融合后的Gc三聚体构象。该过程依赖于内体中pH值的改变，且包含两个关键步骤：Gn的脱离和Gc变构与重新组装过程。而一旦RVFV-140结合在GnGc六元环的相邻Gn间，就会将GnGc复合物锁定为融合前的六元环构象，使其难以向融合后构象转变，从而抑制膜融合过程的发生。

综上所述，该研究揭示了裂谷热病毒GnGc六元环组装的分子机制，同时还阐述了裂谷热病毒中和抗体RVFV-140发挥作用的分子机制。为裂谷热病毒疫苗及治疗性抗体的开发提供了重要结构学基础及理论依据。

清华大学基础医学院教授，清华北大生命联合中心、北京生物结构前沿研究中心、山西医科大学-清华大学前沿医学研究中心研究员向烨为该论文的通讯作者，向烨课题组博士生张琳婧、孟凯闻为该论文的共同第一作者。清华大学中国蛋白质科学中心（北京分中心）提供了设施支持。该项目研究获得山西医科大学-清华大学前沿医学研究中心，中国科学技术部，国家自然科学基金，清华北大生命科学联合中心，北京生物结构前沿研究中心经费的资助。

文章链接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2514862122