近日，南方科技大学医学院生物化学系鄢仁鸿助理教授课题组与南方科技大学第二附属医院(深圳市第三人民医院／深圳国家感染性疾病临床医学研究中心)张政／鞠斌团队合作在Nature Communications上发表以“The cryo-EM structure of homotetrameric attachment glycoprotein from langya henipavirus” （Langya亨尼帕病毒附着糖蛋白的同源四聚体冷冻电镜结构）为题的研究论文。该研究成功解析了新出现的Langya亨尼帕病毒（LayV）关键蛋白“G”的近全长高分辨率结构，并从结构、功能及免疫学方面揭示了LayV-G蛋白的独特之处。这些发现进一步增加了人们对这一新型亨尼帕病毒的理解，并为相关疫苗的开发提供重要参考价值，对此类新发人畜共患传染病的防控具有重要意义。
亨尼帕病毒属归属于副黏病毒科，主要成员包括亨德拉病毒（HeV) 和尼帕病毒（NiV），具有广泛宿主分布、跨物种传播及人传人、高致死性等特点。目前WHO已将其列为重点防控传染病，属于生物安全4（P-4）级病原体。2022年，有研究通过筛查中国东部的发热患者病原感染情况发现了一种新型亨尼帕病毒，并命名为Langya亨尼帕病毒 (LayV)。LayV可能可以直接或通过中间动物宿主传播到人类群体中，并引起人类产生一系列呼吸道症状。基于HeV和NiV的严重危害性，对于这一新发的亨尼帕病毒需保持高度关注，更需要深入研究其致病机制。
在本次工作中，研究团队成功建立了一种LayV-G蛋白的体外表达纯化方法，并且解析出LayV-G蛋白2.8 Å分辨率近全长冷冻电镜结构。通过全面的生物化学、细胞生物学研究，发现LayV-G作为一种同源四聚体结构与已知的亨尼帕病毒G蛋白四聚体的静息态构象不同，并且其抗原性也存在较大差异。
图1 LayV-G抗原性变化的生化表征
为了探索LayV-G 的抗原性是否发生改变，研究团队首先通过体外孵育，生物层干涉技术（BLI），酶联免疫吸附试验（ELISA），流式细胞术（Flow cytometer）等多种方法，从生物化学，生物物理学以及细胞层次上证明了LayV-G无法与已知人源亨尼帕病毒功能性受体ephrinB2和ephrinB3相结合。
接下来，研究团队使用一系列针对亨德拉病毒G蛋白的6种主要抗原表位的单克隆抗体对NiV、HeV、LayV和MojV G蛋白的结合活性进行了评估比较。结果显示，与经典的亨尼帕病毒G蛋白相比，新出现的LayV-G及此前报道的MojV-G具有不同的抗原性。
图2 LayV-G的整体结构示意图和Head结构域特征以及结构比对
为了从结构层次解释上述差异，团队成功表达并纯化出全长的LayV-G蛋白样品，首次通过冷冻电镜技术解析出高分辨率（2.8 Å）的胞外区结构，并采用局部优化的方法解析出跨膜区结构。一系列的研究发现提示LayV-G 和 MojV-G可能具有相似的宿主细胞识别新机制，因此LayV-G无法在体外与已知的亨尼帕病毒受体相互作用。
图3 4HB结构域特征以及LayV-G 感染宿主细胞的假说模型示意图
此外，研究团队在LayV-G 4HB结构域的内部核心区域内，首次观察到了几种离子密度，并发现4HB结构域的胞外区以及跨膜区表面呈现出了独特的正负电势分布特征，这些结构特征可能是LayV-G触发LayV-F从融合前构象、发夹前构象以及融合后构象转变的关键。
综上，LayV-G 的四聚体结构展示了新型LayV独特分子结构，使其有别于其它亨尼帕病毒。这些发现不仅增强了对新出现的亨尼帕病毒进入细胞机制的理解，还为开发改进具有稳定性和免疫原性的候选疫苗工作提供了重要参考。
南方科技大学医学院生物化学系鄢仁鸿助理教授，南科大第二附属医院（深圳市第三人民医院／深圳国家感染性疾病临床医学研究中心）张政教授、鞠斌特聘研究员，原医学院生物化学系研究副教授郭莹莹（现为海南大学生命健康学院研究员）为该论文的共同通讯作者。郭莹莹研究员、南科大第二附属医院（深圳市第三人民医院／深圳国家感染性疾病临床医学研究中心）硕士生吴松悦、博士后李文婷，南科大博士生杨浩楠为该论文的共同第一作者。
该项目受到南方科技大学高分辨电镜结构研究院和科研公共服务平台冷冻电镜机组、计算中心的大力支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45202-5
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