Nature | 破解克里米亚-刚果出血热病毒聚合酶RNA合成机制，熊晓犁/陈新文/展鹏/王曼丽/邓增钦合作揭示抗病毒药物分子抑制机制

克里米亚-刚果出血热病毒（Crimean-Congo hemorrhagic fever virus，CCHFV）是一种由蜱虫传播的高致病性人兽共患病毒，隶属于布尼亚病毒目（Bunyavirales）的内罗毕病毒科（Nairoviridae）。该病毒可导致严重出血热疾病，病死率可达40%。鉴于CCHFV地理分布广泛，且在气候变暖、蜱虫媒介活动范围扩大及牲畜贸易等因素驱动下存在持续扩散的风险，同时目前尚无获批疫苗和特异性抗病毒药物，世界卫生组织（WHO）已将其列为重点关注病原体之一。

CCHFV编码的L蛋白是一种RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp），负责病毒RNA基因组的转录和复制，是抗病毒药物研发的重要靶点。CCHFV-L蛋白是布尼亚病毒目中最大的病毒聚合酶之一，由近4,000个氨基酸组成(其他布尼亚病毒聚合酶通常仅包含约2,300个氨基酸)。其巨大的分子量和高度复杂的结构使该聚合酶的表达、纯化及生化表征极具挑战性，长期以来严重制约了对CCHFV-L蛋白介导的RNA合成机制及相关药物作用机制的深入解析。

2026年7月22日，中国科学院广州生物医药与健康研究院（以下简称“广州健康院”）、中国科学院武汉病毒研究所、山东大学、广州实验室、广州医科大学等单位的研究团队，在Nature期刊上在线发表研究论文“Structures and inhibition of the Crimean–Congo haemorrhagic fever virus polymerase”。该研究首次解析了克里米亚-刚果出血热病毒聚合酶多个RNA合成相关功能状态结构，揭示了病毒RNA识别、RNA延伸及相关的聚合酶动态调控机制。在此基础上，结合结构和生化表征及病毒学研究，研究还阐明了一种核苷类药物（2′-deoxy-2′-fluorocytidine）和一种非核苷类药物（WXSH0208）这两个代表性抗病毒药物分子的作用机制，为开发靶向CCHFV聚合酶的新型抗病毒药物提供了重要的结构和理论基础。

研究团队首先建立了CCHFV聚合酶表达纯化及体外RNA合成体系，成功获得RNA延伸产物，并利用冷冻电镜技术解析了包括apo状态、5′ vRNA结合状态、3′ vRNA结合状态以及RNA延伸状态在内的多个关键功能状态结构。相关结构覆盖了L蛋白大部分区域（约3555/3945个氨基酸），较为系统地呈现了CCHFV聚合酶从RNA识别到RNA延伸过程中的结构变化。

通过整合结构解析、体外生化分析以及细胞水平功能验证，研究团队进一步揭示了CCHFV聚合酶调控RNA合成的分子机制。研究发现，CCHFV特异的5′和3′病毒RNA启动子结构元件共同调控聚合酶活性，并鉴定到一个参与调控聚合酶RNA合成活性的锌结合位点。同时，研究团队解析了RNA模板-产物双链以及进入活性中心并即将掺入的核苷三磷酸（NTP）的识别模式，揭示了病毒RNA合成过程中模板识别及RNA链延伸的分子机制。

值得注意的是，CCHFV聚合酶展现出区别于其他布尼亚病毒聚合酶的独特结构特征。在RNA延伸启动后，聚合酶多个外围结构域呈现出高程度的结构有序性，并通过与聚合酶核心区域的相互作用得到稳定。其中，CCHFV特异性的“OE linker”结构域以及其他扩展序列形成区域参与外围结构域的定位与稳定，从而维持聚合酶整体构象以支持RNA的高效合成。

此外，研究团队还揭示了CCHFV聚合酶帽抢夺（cap-snatching）相关内切酶（endonuclease，Endo）的结构和功能机制。在CCHFV-L蛋白延伸复合物结构中，研究人员观察到RNA片段结合于Endo活性中心，并发现传统Endo结构域外的序列形成了一个此前未观察到的“Endo linker”结构元件，该元件直接参与RNA的识别与结合。这一发现从分子层面解释了完整CCHFV-L蛋白具有较强内切酶活性，而缺失Endo linker的独立Endo结构域片段内切酶活性显著降低的原因。

在抗病毒药物研究方面，研究团队在生物安全三级实验室（BSL-3）条件下开展病毒感染抑制实验。结合生化分析与结构研究，系统解析了分别代表两类抗病毒药物的两种抗病毒药物分子的作用机制。针对非核苷类抑制剂，研究发现，流感病毒药物巴洛沙韦（Baloxavir）及其衍生物WXSH0208虽然能够抑制CCHFV感染，但其抑制活性较针对流感病毒时显著降低。进一步通过X射线晶体学解析了WXSH0208与Kasokero virus（KASV，与CCHFV高度相近的内罗病毒）内切酶（Endo）片段复合物结构。结构分析显示WXSH0208占据RNA结合区域并干扰RNA底物识别，从而抑制病毒内切酶活性。然而，结构分析表明，WXSH0208及其相关分子主要与Endo活性中心的金属离子相互作用，尚未与CCHFV Endo区域特有的结构元件（包括独特的Endo linker）形成有效而充分的相互作用。这表明该类化合物尚未充分利用CCHFV Endo活性口袋的独特结构特征，仍具有较大的结构优化空间，也为后续基于结构开展抗病毒药物设计与改造提供了重要依据。

针对核苷类抑制剂，研究团队测得核苷类似物2′-deoxy-2′-fluorocytidine（2FC）有着较强的病毒抑制能力（EC50 = 76 nM）。通过体外RNA合成实验，研究人员发现2FC可被CCHFV聚合酶识别并掺入新生RNA链，进而导致后续RNA链延伸终止。解析2FC终止状态的聚合酶延伸复合物结构显示，2FC被掺入新生RNA链并完成转位后，停留于聚合酶活性中心的−1位点，从而阻止RNA链进一步延伸，揭示了其通过“转位后链终止”（post-translocation termination）机制抑制RNA合成的分子基础。结构分析表明，2FC与CCHFV聚合酶活性中心的多个氨基酸残基形成了独特的相互作用网络，为其对CCHFV表现出较强抑制活性提供了结构解释。以上结果阐明了含氟核苷类似物2FC抑制CCHFV RNA合成的分子机制，为开发靶向病毒聚合酶的新型核苷类抗病毒药物提供了重要的结构基础。

综上，该研究首次构建了CCHFV聚合酶介导RNA合成的结构与功能框架，系统揭示了病毒RNA识别、RNA链延伸及聚合酶构象调控的分子机制，并阐明了两类代表性抗病毒药物分子的作用基础。鉴于CCHFV聚合酶与汉坦病毒、安第斯病毒等其他布尼亚病毒聚合酶及分节段负链RNA病毒流感病毒聚合酶有着较近的进化起源关系，并在结构与功能上呈现诸多共性特征，该研究不仅深化了对高致病性分节段负链RNA病毒复制机制的认识，也为开发广谱靶向此类病毒聚合酶的新型抗病毒药物，以及开展基于结构的药物设计与优化提供了重要的理论基础和结构指导。

广州健康院/广州国家实验室熊晓犁研究员，广州国家实验室陈新文研究员，山东大学展鹏教授，武汉病毒研究所王曼丽研究员、邓增钦研究员为本文的共同通讯作者。广州健康院副研究员薛璐、博士研究生桂嘉诚和潘海内，武汉病毒研究所副研究员匡文华、博士研究生吴凡，山东大学副研究员高升华，广州医科大学博士研究生常添彩为论文的共同第一作者。研究受到广州健康院何俊研究员，武汉病毒研究所龚鹏研究员，伊利诺伊大学芝加哥分校荣立军教授，辰欣药业股份有限公司袁洪雨等的鼎力合作与支持。

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10701-6

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