病毒与宿主的博弈是生命科学的核心研究方向。DNA病毒作为重要的人类病原体，严重威胁全球公共卫生安全，其编码的核酸结合蛋白（Nucleic Acid-Binding Proteins，NBPs）是调控病毒基因组识别、包装与复制的核心功能分子，也是病毒逃逸宿主免疫、完成侵染周期的关键核心元件。长期以来，不同谱系DNA病毒的核酸识别规律、保守作用机制以及宿主细胞器靶向策略始终缺乏系统性、全景式的科学解析，制约了广谱抗病毒靶点的研发与应用。
2026年9月8日，西北大学生命科学与医学部严健/樊立刚团队在国际权威期刊iMeta（IF=44.4，微生物原创研究类期刊全球排名第一）上发表了题为“Decoding sequence recognition code of nucleic acid-binding proteins of human-infecting DNA viruses”的原创研究。该研究通过大数据分析、HT-SELEX高通量筛选、多轮实验验证与结构机制解析，系统阐明人类感染DNA病毒核酸结合蛋白（NBPs）的DNA识别特异性、进化规律与宿主线粒体靶向特征，填补了DNA病毒核酸识别领域的系统性研究空白，为病毒致病机制解析与新型抗病毒靶点开发提供了重要理论依据与技术支撑。
研究团队首先依托NCBI Virus和Virus-Host DB两大权威数据库，完成大规模数据挖掘与严格质控筛选，最终收录100种可感染人类的DNA病毒，获得103个病毒NBPs候选蛋白资源。为精准解析病毒蛋白的核酸结合特性，团队对全部候选蛋白进行体外重组表达，结合HT-SELEX高通量迭代筛选，成功鉴定出源自30种DNA病毒的33个具备稳定、特异性DNA结合能力的核心NBPs，构建了完整的病毒蛋白核酸识别图谱（图 1）。基于33个核心基序的位置权重矩阵相似性比对，研究首次系统揭示DNA病毒NBPs的进化规律，并将其划分为21个独立功能模块。数据显示，76.2%的功能模块呈现严格的“一对一”蛋白-基序对应关系，充分说明不同病毒谱系在长期宿主适应过程中发生了显著的趋异进化，形成了各自专属的核酸识别模式。其余功能模块则揭示了两种关键进化范式：其一为科内保守模式，痘病毒科、腺病毒科、细小病毒科等多个病毒科的同源NBPs共享高度相似的识别基序，印证病毒功能蛋白具备模块化进化特征，源自共同祖先模块；其二为突破性的跨科趋同模式，研究发现最具代表性的模块1中，4个系统发育距离甚远的病毒科所编码的9个NBPs，独立演化出保守的“CCACC”核心识别基序，颠覆了“物种亲缘关系决定蛋白功能特征”的传统认知。
为阐明跨科趋同识别的结构分子基础，团队结合系统发育分析与高精度蛋白结构预测展开深入解析，发现具备科内保守特征的NBPs在对应病毒科内高度聚类，序列同源性支撑功能保守；而模块1的趋同识别蛋白分散于不同进化分支，证明其共有“CCACC”识别特征并非源于一级序列同源。进一步结构解析表明，双链DNA病毒来源的趋同NBPs均拥有保守的五聚体果冻卷经典衣壳结构，依靠中心孔道实现DNA结合；而单链DNA病毒来源的趋同NBPs突破这一经典结构范式，通过独特的亚基折叠与组装方式，实现完全一致的“CCACC”基序识别。该研究首次证实，病毒蛋白的核酸识别趋同可通过完全不同的蛋白结构通路实现，极大丰富了病毒功能进化的理论体系。
此外，该研究创新性提出病毒基因组大小决定NBPs宿主核酸靶向偏好的全新规律。通过系统比对病毒基因组、人类核基因组及线粒体DNA（mtDNA）的基序分布特征，结合严谨统计学校验，团队明确三类差异化靶向模式：大基因组病毒NBPs优先结合自身病毒基因组，服务病毒基因组包装与复制过程；中等基因组病毒NBPs无显著宿主核酸靶向偏好；而小基因组病毒NBPs高度特异性富集线粒体DNA，且该靶向特征随筛选标准收紧持续增强，结果稳健可靠。后续MitoChIP-qPCR与线粒体膜电位检测证实，病毒NBPs结合mtDNA可显著诱发线粒体功能紊乱、改变线粒体膜电位，为阐释线粒体介导的抗病毒先天免疫机制提供了全新研究视角。同时，团队自主研发基于体外转录-逆转录（ivTRT）的ssDNA-SELEX新技术，攻克了传统单链DNA筛选技术产物混杂、操作繁琐、依赖化学修饰的技术瓶颈，可高效构建高复杂度、高随机性的ssDNA筛选文库，体系稳定可靠，为单链DNA病毒蛋白功能研究提供了全新技术工具。依托该技术，研究证实部分ssDNA病毒NBPs的核心序列识别不依赖DNA链状态，并将所有病毒NBPs划分为单体样非重复序列、二聚体样重复序列两类结合模式。其中二聚体结合模式在ssDNA病毒中占比显著更高，可通过折叠形成特殊茎环结构，适配病毒基因组单链、双链动态转换的生命周期特征，精准契合单链DNA病毒的复制与包装策略。
总之，该研究通过大数据筛选、高通量功能筛选、结构解析、功能实验与技术创新的多维体系，系统阐明了DNA病毒NBPs的趋同/趋异进化规律、结构适配机制与宿主靶向特征，突破性发现小基因组DNA病毒通过蛋白靶向mtDNA调控宿主线粒体功能的全新侵染机制，为理解病毒-宿主互作、挖掘新型抗病毒靶点、阐释线粒体先天免疫机制提供了重要理论支撑
西北大学严健教授和樊立刚副教授为共同通讯作者，博士研究生唐梅芳、已毕业硕士研究生杨适菲和马海倩为本文共同第一作者，西北大学医学院为第一通讯单位。西北大学研究生郭若莹、张卉、张靖晗、孙伟、韦韫等也为本研究做出了重要贡献。本研究得到国家自然科学基金、深圳医学研究基金、陕西省基础科学研究院、香港研究资助局、陕西省创新能力支撑计划、陕西省三秦英才引进计划等项目资助。
