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负链RNA病毒,如麻疹病毒,埃博拉病毒和新城疫病毒等,是一类能引发严重的人畜共患病的病毒。该类病毒以核蛋白包(N)包裹着病毒的基因组来组装成螺旋状的核蛋白复合物(N-RNA complex)来保持基因组的稳定性,同时核蛋白复合物作为转录和复制的模板。因此,选取负链RNA病毒中具有代表性的新城疫病毒的N蛋白为研究对象,研究其N蛋白保护RNA基因组稳定性的分子机制对负链RNA病毒型疾病的预防和治疗至关重要。我们利用冷冻电镜单颗粒分析技术解析了新城疫病毒的分辨率为4.8(A)的核蛋白复合物的结构,其呈现一种河蚌型(clam-like)构象,两股螺旋以背靠背的方式向相反的方向延伸,且两者之间存在明显的裂缝。重要的是,我们发现该clam-like结构可以作为一个“种子”来起始双头N-RNA复合物的组装及其延伸。在clam-like结构中,N蛋白亚基在水平方向上通过相互交换N-arm(2-34位残基)和C-arm(370-398位残基)来进行相互作用,而垂直方向上相邻的核蛋白亚基之间通过loop区(114-120位残基)进行相互作用。将该loop区全部突变为Ala后,双头的N-RNA复合物变成了单头的N-RNA螺旋,暴露出基因组RNA的5端,从而失去了对RNA的保护作用(将RNA暴露给核酸酶)。我们进一步在BSR-T7/5细胞内利用微型基因组复制实验,证明了新城疫病毒的N蛋白破坏loop区后,虽然仍形成N-RNA复合物,但丧失了作为模板进行转录和复制的功能。 我们发现了一种新型的保护负链RNA病毒基因组稳定性的“反扣帽式”机制。作为一种病毒基因组的新特征,可以为抗病毒药物的研发提供新的思路。