试想一台极其精密的“复印机”，但它复印的不是文件，而是致命的遗传信息。每完成一次“复印”，就意味着病毒在人体内完成了一轮增殖。如果能看清这台“复印机”的构造和每个零件的运行方式，就有可能找到它的“开关”或“刹车”，从而阻止疾病的扩散。

克里米亚-刚果出血热病毒（CCHFV）内部，就运行着这样一台核心“分子机器”。这种病毒经蜱虫传播，感染后可引起严重的病毒性出血热，病死率最高可达40%。随着气候变化加剧、蜱虫活动范围扩大，该病毒的传播风险正在全球多地上升。然而，迄今全球尚无获批的疫苗和特效抗病毒药物，世界卫生组织已将CCHFV列为需重点关注的病原体之一。

7月22日，《自然》在线发表了一项来自中国多家科研单位的重大研究成果。他们首次成功解析了CCHFV聚合酶在多个关键功能状态下的高分辨率三维结构。这一突破不仅解答了“这台分子机器如何工作”的基础科学问题，还揭示了两类代表性抗病毒药物分子的作用机制。

部分研究人员在该研究使用的电子显微镜前的合照，从左到右为：桂嘉诚、熊晓犁、陈新文、薛璐、潘海内。研究团队供图，下同

“该研究由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合作，通过建立稳定的生化实验体系，首次捕获了CCHFV聚合酶多个关键功能状态，为理解病毒RNA复制过程提供了前所未有的结构视角。”论文共同通讯作者、广州健康院/广州实验室研究员熊晓犁对《中国科学报》表示。

拍下病毒复制机器的“工作照”

CCHFV，我国也称之为新疆出血热，是一种高致病性蜱传人兽共患病毒。感染者通常表现为高热、严重出血倾向及多器官功能损伤，病死率高达40%。该病毒的地理分布极为广泛，已在亚洲、欧洲和非洲等多个地区被检出。

病毒如何在宿主体内高效“繁殖”？熊晓犁解释说，其核心在于病毒自身编码的一台“分子机器”——L蛋白，这是一种RNA依赖性RNA聚合酶。该蛋白负责病毒RNA基因组的转录与复制，是整个病毒生命周期的关键环节。若能阐明这台“机器”的运作方式，便有希望找到干预病毒复制的有效手段。

然而，这台“机器”的研究难度极大。CCHFV的L蛋白由近4000个氨基酸组成，属于布尼亚病毒目中已知最大的病毒聚合酶之一——相比之下，大多数其他布尼亚病毒聚合酶仅约2300个氨基酸。其巨大的分子量和复杂的结构域组成，使该聚合酶的重组表达、纯化及生化功能重构长期面临巨大挑战。此前，科学界对其如何识别病毒RNA、如何启动合成以及如何调控构象变化，缺乏系统的分子层面的认识。

“面对这一难题，我们经过持续摸索，最终建立了适用于CCHFV聚合酶的表达纯化体系，并成功获得了具有RNA合成活性的病毒聚合酶。这相当于先把病毒的‘复制机器’从复杂的生物环境中分离出来，并使其在体外保持正常工作能力——这是整个研究得以开展的基础。”熊晓犁说。

随后，研究团队利用冷冻电镜技术，对处于不同工作阶段的聚合酶进行结构解析，如同给高速运转的精密仪器拍摄一系列“工作快照”。他们成功获得了四种关键状态的结构：未启动的apo状态、结合病毒RNA 5′端的启动前状态、结合病毒RNA 3′端的启动前状态，以及正在延伸RNA链的延伸状态。这些结构覆盖了L蛋白绝大部分区域（约3555/3945个氨基酸）。通过比较这些不同状态的“快照”，研究团队首次从分子层面还原了CCHFV聚合酶从识别RNA模板到进行RNA合成的动态过程。

看清独特“零件”与药物“刹车”

在阐明病毒“复制机器”运行机制的基础上，研究团队进一步聚焦于一个更具转化意义的问题：如何有效阻断这台机器的工作？

论文共同第一作者、广州健康院副研究员薛璐介绍，CCHFV聚合酶并非一个刚性静止的结构，而是一台能够根据RNA结合与合成过程不断调整构象的“动态机器”。研究发现，病毒RNA特有的5′和3′启动子结构元件协同调控聚合酶的催化活性，研究还首次鉴定到一个参与调控聚合酶RNA合成活性的锌结合位点。

实验结果的艺术化诠释：WXSH0208（上）与2′-deoxy-2′-fluorocytidine（下）靶标CCHFV聚合酶不同的酶活性位点（以箭头表示）。

值得关注的是，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，聚合酶的多个外围结构域呈现出高度有序性。其中，CCHFV特异性的 “OE linker”结构域及其他扩展序列区域，对外围结构域的定位与稳定起着关键作用，从而维持聚合酶的整体构象以支持高效RNA合成。这一发现揭示了大型病毒聚合酶维持高效率复制的独特调控模式。

论文共同第一作者、广州健康院博士研究生桂嘉诚表示，研究团队还解析了CCHFV聚合酶在执行“帽抢夺”（cap-snatching）过程中的结构基础。“帽抢夺”是布尼亚和流感病毒启动转录的一种常见策略——病毒聚合酶利用其内切酶（Endo）结构域，从宿主细胞mRNA上切割下一段带有5′帽结构的短片段，作为自身mRNA合成的引物。

团队在RNA延伸复合物结构中观察到一节RNA片段结合于Endo活性中心，并发现传统Endo结构域之外的序列形成一个此前未被报道的 “Endo linker”结构元件，该元件直接参与对RNA片段的识别与结合。这一发现从分子层面解释了为什么全长CCHFV-L蛋白具有较强内切酶活性，而缺失该linker的独立Endo结构域片段活性显著降低。

论文共同第一作者、广州健康院博士研究生潘海内介绍，在充分理解病毒聚合酶精细结构的基础上，研究团队系统解析了两类代表性抗病毒分子的作用机制。

第一类是核苷类抑制剂——2′-脱氧-2′-氟胞苷（2FC）。作为一种核苷类似物，2FC可被病毒聚合酶误认为是天然底物而掺入新生RNA链。研究表明，2FC对CCHFV具有强效抑制活性（半数有效浓度EC₅₀= 76 nM）。体外RNA合成实验显示，2FC被掺入延伸中的RNA链后，随即导致链延伸终止。通过解析2FC终止状态聚合酶延伸复合物的高分辨率结构，研究团队揭示了其 “转位后链终止” 的抑制模式——即药物掺入并完成转位后，滞留在聚合酶活性中心的-1位点，阻止下一个核苷酸的接入，相当于给病毒“复印机”踩下了刹车。

第二类是非核苷类抑制剂——WXSH0208，一种与流感药物巴洛沙韦结构相似的化合物。通过与中国科学院武汉病毒研究所研究员邓增钦团队合作，研究团队通过X射线晶体学解析了WXSH0208与Kasokero病毒（KASV，与CCHFV亲缘关系很近的内罗病毒）内切酶片段复合物的结构。结果显示，WXSH0208结合于内切酶的RNA识别口袋，干扰病毒对宿主RNA底物的结合，从而抑制其内切酶活性。但结构分析同时表明，该化合物尚未充分利用CCHFV内切酶区域特有的结构特征——尤其是新发现的Endo linker——因此其抑制效率仍有较大的优化空间。这一发现为后续基于结构开展药物设计与改造提供了清晰的路径。

为抗病毒药物发现提供“精细蓝图”

论文共同通讯作者、广州实验室研究员陈新文指出，这项研究的科学意义与应用价值体现在多个层面。

在基础科学层面，该研究首次建立了CCHFV聚合酶介导RNA合成的完整结构与功能框架。研究团队不仅解析了关键功能状态的结构，更阐明了其识别病毒RNA、延伸RNA链以及利用特有结构元件调控自身活性的分子机制。这些发现填补了该领域长久以来的空白。

在药物研发层面，该研究验证了CCHFV聚合酶是病毒生命周期中的关键弱点和可靠药物靶点，并明确了RNA合成活性中心与内切酶活性区域等具备开发潜力的功能位点。两种代表性药物分子的作用机制被系统阐明，为后续基于结构的药物优化及新药设计提供了直接依据。

此外，在广谱抗病毒策略方面，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，乃至流感病毒聚合酶，均具有较近的进化起源关系，在结构与功能上存在诸多共性。因此，该研究不仅服务于CCHFV的针对性防控，也有助于深化对流感等分节段负链RNA病毒复制机制的理解，为开发广谱抗病毒药物提供了重要的理论基础。

审稿人评价认为：“这是一项出色的研究，呈现了大量扎实可靠的数据，并为深入理解一种危害严重的新发人类病原体的复制机制及其复制抑制策略提供了极为丰富的信息。该病原体正在全球范围内越来越广泛地在野生动物宿主中传播，并可能最终感染人类，造成严重后果。”

从“看不见”到“看清楚”，再到“找到干预方法”，该研究为应对CCHFV这一高致死性传染病提供了关键科学储备，也为新发突发病毒性传染病的防控探索了一条可推广的研究路径。

熊晓犁对《中国科学报》表示，下一阶段研究将以此为基础，进一步探索病毒复制与致病的精细调控机制，并致力于开发更加高效、特异的抗病毒候选分子，为应对CCHFV等新发突发病毒威胁提供技术储备和候选方案。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10701-6