近日，動衛所作為第一單位在國際頂級學術期刊Nature Communications（中科院大類一區，IF=16.6）以article的形式發表了題為“Cryo-EM structure of severe fever with thrombocytopenia syndrome virus”的研究論文，成功解析了SFTSV病毒粒子的近原子分辨率三維結構。該成果在中國農業科學院金寧一院士團隊和必威betways 廖明教授團隊牽頭下，聯合吉林大學、華南農業大學、中國科學院、南方科技大學第一附屬醫院等多家國內外優勢研究團隊合作完成。

發熱伴血小板減少綜合征（severe fever with thrombocytopenia syndrome, SFTS）是在中國首次報道的一種新發出血熱，由發熱伴血小板減少綜合征布尼亞病毒（SFTSV）（簡稱新布尼亞病毒）感染而引起的一種新的急性傳染性疾病。在流行區域該病毒感染率約為1%~3%，病死率在6%~30%，平均病死率約為10%。目前對SFTSV的研究還處於初級階段，尚無特效臨床治療藥物和疫苗。由於該病常年散發流行，病情嚴重，病死率較高，急需開展病原相關研究，以期為疫苗或藥物研發提供靶點。

SFTSV屬於布尼亞病毒目（Bunyavirales）、白纖病毒科（Phenuiviridae），是一種帶囊膜的分節段RNA病毒。SFTSV基因組其中一個片段M編碼一個多聚蛋白前體，隨後通過宿主細胞的蛋白酶裂解成N段和C段兩個片段，形成其病毒粒子表麵的兩個刺突糖蛋白Gn和Gc。之前研究表明，SFTSV主要通過內吞途徑入侵宿主細胞，其中Gn負責受體識別，而Gc介導病毒囊膜與內體膜的融合。因此，Gn和Gc成為病毒的主要免疫原，是設計疫苗和抗病毒藥物的重要靶標。解析Gn和Gc的精細三維結構以及它們在病毒粒子表麵的組裝形式成為抗病毒研究的關鍵。然而，此前研究雖然報道了Gn和Gc部分結構域的原子結構，但是解析其完整蛋白結構，尤其是病毒粒子表麵的原位結構，一直麵臨著巨大挑戰。絕大多數布尼亞病毒呈現不規則形態，或者近似二十麵體對稱，並且具有非常顯著的結構柔性，使得病毒粒子容易發生局部形變和扭曲，這極大限製了針對布尼亞病毒的結構生物學研究。此前通過單顆粒重構或電子斷層掃描手段對幾種布尼亞病毒粒子的研究一直局限於納米級分辨率，因此，針對布尼亞病毒組裝機製的很多基本問題仍未研究清楚。

SFTSV病毒粒子整體結構

研究團隊通過優化病毒純化製備策略，獲得了高純度且相對穩定的病毒樣品用於結構研究。他們結合冷凍電子斷層和單顆粒三維重構技術進行結構解析，並通過局部重構進一步提升分辨率。基於大批量的圖像數據采集和深度分類，他們最終獲得了4-5 Å局部分辨率的重構密度圖，並成功搭建了Gn/Gc囊膜蛋白的完整結構模型。結構顯示SFTSV Gn和Gc以異源二聚體形式存在於病毒粒子表麵，並進一步以二聚體為結構單元形成五鄰體（penton）和六鄰體（hexon）的膜粒刺突（peplomer），從而構成一個近似二十麵體的病毒顆粒。這種多個層次的組裝模式將Gc的融合肽緊密包埋在內部，從而穩定在亞穩態的融合前構象。相鄰的膜粒之間主要通過Gn/Gc的胞外結構域相互作用，然而其結合界麵相對較小，這也解釋了病毒粒子高度的結構柔性。其中，位於Gc第914位天冬酰胺上的糖基化修飾對於相鄰膜粒間的相互作用極為關鍵，其突變極大程度破壞了病毒粒子的組裝。這一位點在白纖病毒科多個成員，尤其是白蛉病毒屬（Phlebovirus）中，高度保守，暗示著這一類病毒可能利用相似的機製進行組裝。此外，由於Gn/Gc在病毒粒子表麵的多層次組裝形式，一些特定的抗原表位被隱藏在內部，隻有通過病毒粒子的“呼吸”或者處於膜融合過程中變構才瞬時暴露。有趣的是，目前已知的很多抗體都靶向這類隱藏的表位，暗示著這些抗體能夠與病毒粒子同時進入內體，通過幹擾膜融合來抑製病毒入侵。

SFTSV病毒囊膜刺突結構細節

這項研究報道了迄今為止最高分辨率的布尼亞病毒粒子結構，為我們提供了前所未有的關於病毒組裝的原子細節。這些發現極大促進了我們對於布尼亞病毒組裝和入侵機製的理解，也為疫苗和藥物設計提供了重要基礎。

本研究得到國家自然科學基金（31972719）、中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程項目（2020-12M-5-001）、廣東省科技計劃項目（2021B1212030015）、廣東珠江人才計劃項目（2019CX01N111）等資助，此工作也得到上海月新生科信息科技有公司和南方科技大學冷凍電鏡中心的支持。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41804-7