荊門病毒是近十年來在世界各地陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)的一類分節(jié)段的正鏈RNA病毒，因其代表種荊門蜱蟲病毒（Jingmen tick virus，JMTV）最早在湖北省荊門地區(qū)的一種微小扇頭蜱樣本中分離得到而得名。2018年至今，陸續(xù)在有發(fā)熱頭疼癥狀或有過被蜱蟲叮咬經(jīng)歷的患者血液樣本中檢測到荊門病毒，其基因組特征亦趨于多樣化，對人類健康具有現(xiàn)實(shí)和潛在的威脅，已引起國內(nèi)外廣泛關(guān)注。

      基因組序列分析表明荊門病毒與黃病毒科黃病毒屬的成員如登革病毒具有較近的親緣關(guān)系，但與單節(jié)段的黃病毒基因組不同，荊門病毒的基因組分為多個節(jié)段，如 JMTV的基因組有4個節(jié)段，其中節(jié)段1和節(jié)段3分別編碼非結(jié)構(gòu)蛋白NSP1和NSP2，分別與黃病毒的兩個非結(jié)構(gòu)蛋白NS5和NS3具有同源性（圖1A）。和黃病毒NS5類似，NSP1是N端甲基轉(zhuǎn)移酶和C端依賴RNA的RNA聚合酶（RdRP）的融合蛋白，在病毒基因組復(fù)制和mRNA轉(zhuǎn)錄等過程中發(fā)揮核心作用，也是理想的抗病毒藥物靶標(biāo)。中國科學(xué)院武漢病毒研究所鄧菲研究員/沈姝青年研究員團(tuán)隊(duì)長期從事蜱蟲攜帶和傳播的病原資源挖掘和病原特性研究，該團(tuán)隊(duì)前期在云南省的微小扇頭蜱樣本中分離得到了一株JMTV（Virologica Sinica 2021），通過與長期從事病毒RdRP研究的中國科學(xué)院武漢病毒研究所龔鵬研究員/吳繼芹青年研究員團(tuán)隊(duì)合作，成功解析了分辨率為1.8埃的JMTV NSP1 RdRP區(qū)的晶體結(jié)構(gòu)（圖1B，PDB號：8WIM），通過與多種黃病毒RdRP的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩者氨基酸等同性雖較低（低于30%），但三維結(jié)構(gòu)卻高度相似，同樣呈環(huán)繞式杯狀右手形態(tài)（圖1A），但整體相對于黃病毒RdRP更加緊湊（圖1C）,且其甲基轉(zhuǎn)移酶-RdRP連接區(qū)和基序B-基序C連接區(qū)的長度與形態(tài)與黃病毒科的代表性RdRP的對應(yīng)區(qū)域均不同（圖1D）。合作團(tuán)隊(duì)針對JMTV NSP1和黃病毒科的三種代表性RdRP（黃病毒屬的登革病毒NS5、肝炎病毒屬的丙型肝炎病毒NS5B和瘟病毒屬的經(jīng)典豬瘟病毒NS5B）開展了RdRP酶學(xué)性質(zhì)的比較研究，發(fā)現(xiàn)在以二核苷酸和NTP來引發(fā)合成時，NSP1和丙型肝炎病毒NS5B類似，會產(chǎn)生長度為三個核苷（3 nt）的流產(chǎn)性產(chǎn)物，而這一現(xiàn)象在另外兩種黃病毒科RdRP未被觀測到（圖2A）。此外，相對于黃病毒科的RdRP，NSP1更傾向于利用較短的引物（如二核苷酸）引發(fā)合成以及從模板末端（相對于從模板內(nèi)部位點(diǎn)）引發(fā)合成，表現(xiàn)出非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊l(fā)調(diào)控模式（圖2B）。通過比較全長形式的NSP1和登革病毒NS5及僅含RdRP的兩種蛋白的酶學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn) NSP1的甲基轉(zhuǎn)移酶對RdRP 實(shí)現(xiàn)合成-延伸的轉(zhuǎn)換可起到輔助作用，而登革病毒的甲基轉(zhuǎn)移酶對該轉(zhuǎn)換作用影響較小（圖2C）。這項(xiàng)研究既為荊門病毒-黃病毒的親緣關(guān)系提供了進(jìn)一步的證據(jù)，也為研究這兩類病毒的轉(zhuǎn)錄復(fù)制機(jī)制和發(fā)展抗病毒藥物提供了重要基礎(chǔ)。

      相關(guān)論文近期以題目“A jingmenvirus RNA-dependent RNA polymerase structurally resembles the flavivirus counterpart but with different features at the initiation phase”發(fā)表在國際核酸生物學(xué)經(jīng)典期刊Nucleic Acids Research（《核酸研究》）上，武漢病毒所博士研究生/博士后王欣雨為論文的第一作者，吳繼芹青年研究員、鄧菲研究員和龔鵬研究員為共同通訊作者，香港中文大學(xué)張柏恒助理教授參與了此項(xiàng)合作研究。此項(xiàng)研究受到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目（2022YFC2303300）、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32070185、U20A20135、32000136）、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項(xiàng)目（2022341）、湖北省自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目（2022CFA021）等的支持。

論文及前續(xù)論文鏈接：

https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkae042/7595400

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8379324/

圖1.JMTV RdRP結(jié)構(gòu)特征。A)登革病毒（DENV）與JMTV基因組結(jié)構(gòu)對比圖；B)分辨率為1.8埃的JMTV RdRP晶體結(jié)構(gòu)（PDB號：8WIM）；C)JMTV與DENV的RdRP三維結(jié)構(gòu)對比圖；D)JMTV與四種代表性黃病毒科RdRP的特征性亞結(jié)構(gòu)對比圖（上：N端延伸區(qū)與甲基轉(zhuǎn)移酶-RdRP連接區(qū)；下：基序B-基序C連接區(qū)）。

圖2.JMTV RdRP的特征性酶學(xué)性質(zhì)。A)與登革病毒（DENV）NS5相比，JMTV NSP1在二核苷酸（P2）引發(fā)的合成中產(chǎn)生了明顯的三核苷酸流產(chǎn)性產(chǎn)物（實(shí)心三角標(biāo)記）；B)與黃病毒科的代表性RdRP相比，JMTV NSP1具有最強(qiáng)的末端引發(fā)傾向；C)荊門病毒NSP1的整體構(gòu)象尚不明確（X-mode），但其甲基轉(zhuǎn)移酶（MTase）在RdRP從合成引發(fā)階段向延伸階段轉(zhuǎn)換過程中發(fā)揮輔助作用。