重磅中科院微生物所高福院士团队解析寨卡

在高福(GeorgeFGao)院士和施一(YiShi)副研究员的领导下,来自中国科学院微生物研究所、中科院北京生命科学研究院的研究人员通过解析寨卡病毒(Zikavirus,ZIKV)NS结构,揭示出了黄病毒属(Flavivirus)间静电表面的多样性。这一研究成果发布在4月8日的《自然结构与分子生物学》(NatureStructuralMolecularBiology)杂志上。

图寨卡病毒NS与其它黄病毒NS结构比较,揭示了不同黄病毒NS存在不同的表面电荷分布特征

ZIKV是黄病毒属成员,通过伊蚊传播给人类。ZIKV是在年的非洲首次分离出来,通常在非洲和亚洲的热带地区传播。-年法属玻里尼西亚爆发大规模的寨卡病毒疫情后,这一病毒出现在美洲一些新区域,已发现在南美和加勒比海地区的26个国家及区域传播。在此次大爆发之前,由于感染个体往往无症状或症状较轻,对于ZIKV发病机制的研究很大程度上被忽视。现在有越来越多的证据表明,ZIKV感染可能与胎儿和新生儿小头畸形和一些严重的神经系统并发症,如Guillain–Barré综合征相关。

研究人员已在胎儿有小头畸形综合征的孕妇羊水,及小头畸形胎儿脑组织中检测到了ZIKV。并且,证实ZIKV可以感染人类皮质神经祖细胞并抑制它们的生长。另一个担忧的问题是ZIKV还可以通过性行为传播,在来自感染患者的精液中可以检测到高病毒载量。然而到目前为止,尚无任何临床批准的疫苗或疗法可用于预防和控制ZIKV感染。鉴于这种紧急状况,需要我们作出很大的努力来开发出新的疫苗和抗病毒疗法;为此,有必要全面地了解ZIKV感染的发病机制及分子基础。

作为黄病毒属的成员,ZIKV具有一个单链正股RNA基因组。这一基因组最初被翻译为一个多聚蛋白,随后翻译后裂解为3个结构蛋白(C,PrM/M和E),及7个非结构(NS)蛋白(NS,NS2A,NS2B,NS3,NS4A,NS4B和NS5)。6个NS蛋白(NS2A—NS5)在内质网膜胞质面上形成一个复制复合物。与脂类相关的糖基化NS在细胞内形成同源二聚体,对病毒复制和感染后期至关重要。NS还可作为六聚体脂蛋白颗粒分泌到胞外间隙,通过与来自天然和适应性免疫系统的元件及其他宿主因子互作参与免疫侵袭和发病。NS是病毒感染一个主要的抗原标志物,有人提出它与其他的标志物一起可作为早期检测登革热病毒(DENV)感染的生物标志物。尽管当前已很好地确立了DENV和西尼罗病毒(WNV)NS的分子机制,NS编码序列被怀疑是黄病毒属感染导致各种临床症状的主要遗传因子,但目前对于ZIKV的NS仍知之甚少。

在这篇新文章中,研究人员报告称获得了寨卡病毒NSC端片段的晶体结构。通过与西尼罗河病毒和登革热病毒的NS结构进行比较,揭示出了在宿主交互界面上一些保守的特征及不同的静电特点,由此表明了黄病毒属发病机制的不同模式。

这些研究极大丰富了人们对寨卡病毒的认识,为应对寨卡病毒疫情及防控提供了重要的理论基础。中国科学院微生物所博士生宋豪为文章的第一作者,施一研究员及高福院士为通讯作者。研究得到国家自然科学基金委应急研究项目、国家科技部项目和中科院应急攻关项目等资助。

高福院士长期从事病原微生物与免疫学领域研究,特别是在病原与宿主的相互识别和相互作用方面进行了系统性和原创性工作。年月,高福院士领导来自中国科学院微生物研究所的研究人员揭示出了,埃博拉病毒糖蛋白(GP)结合它的内吞体受体Niemann-PickC(NPC)的机制。这一重要的研究成果发布在Cell杂志上(高福院士Cell发表新研究成果)。

年月,在高福院士的领导下,来自中国科学院微生物研究所、四川大学等处的研究人员,揭示出了人类破骨细胞相关受体(OSCAR)识别胶原蛋白的结构基础,并为未来开发出特异性调节胶原蛋白及胶原蛋白互作的新疗法提供了一种有前景的策略。这项工作发布在PNAS上(高福院士PNAS发表重要新成果)。

年,高福院士、北京微生物流行病研究所的Cheng-FengQin带领研究团队与韩国Celltrion公司和亚特兰大疾控中心合作,对甲型流感进行了深入研究。他们在七月二十一日的NatureCommunications杂志上发表文章,展示了一个强效的广谱中和性人类单克隆抗体。这个名为CT49的抗体有着独特的结合方式,交联病毒的两个血凝素(HA)单体(高福院士Nature子刊发表重要研究成果)。

NatStructMolBiol.Apr8.doi:0./nsmb..

ZikavirusNSstructurerevealsdiversityofelectrostaticsurfacesamongflaviviruses.Abstract

TheassociationofZikavirus(ZIKV)infectionswithmicrocephalyhasresultedinanongoingpublic-healthemergency.HerewereportthecrystalstructureofaC-terminalfragmentofZIKVnonstructuralprotein(NS),amajorhost-interactionmoleculethatfunctionsinflaviviralreplication,pathogenesisandimmuneevasion.ComparisonwithWestNileanddenguevirusNSstructuresrevealsconservedfeaturesbutdiverseelectrostaticcharacteristicsathost-interactioninterfaces,thuspossiblyimplyingdifferentmodesofflaviviruspathogenesis.

来源:中科院微生物所,生物通

本期编辑:Tony

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