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美国研究人员首次解析出寨卡病毒三维结构2021-02-07 02:38

在一项新的研究中,来自美国普渡大学和美国国家卫生院(NationalInstitutesofHealth)国家症与传染病研究所(NIAID)的研究人员首次解析出有寨卡病毒(Zikavirus,ZIKV)的结构,从而有助研发出有有效地的抗病毒化疗药物和疫苗。涉及研究结果于2016年3月31日在线公开发表在Science期刊上,论文标题为“The3.8?resolutioncryo-EMstructureofZikavirus”。论文通信作者是普渡大学炎症、免疫学与传染病研究所主任RichardKuhn,以及普渡大学生物科学著名教授MichaelRossmann。研究人员也检验出有寨卡病毒结构中与其他朱病毒科病毒有所不同的区域,其中寨卡病毒、病毒、西尼罗河病毒、毒、病毒和蜱传播脑炎病毒都归属于朱病毒科。寨卡病毒表面结构图,该病毒具备从表面张开的糖蛋白(红色),图片来自美国普渡大学Kuhn和Rossmann研究团队。Kuhn说道,寨卡病毒结构内任何独有的区域有潜力说明一种病毒传播方式和呈现出疾病方式上的差异。Kuhn说道,“这种病毒的结构获取需要被化疗药物靶向起到的潜在区域,并被用来研发一种有效地的疫苗,或者提高我们临床寨卡病毒感染并将它与其他涉及病毒区分开的能力。确认出有寨卡病毒的结构很大地强化我们对这种人们依然知之甚少的病毒的解读。它未来将会造成人们展开更进一步测试和积极开展抵抗这种病毒的研究。”寨卡病毒是一种主要由蚊子传播的病毒。最近,科学家们找到这种病毒与一种被称作头小畸型(microcephaly)的出生缺陷相关联,其中这种疾病造成分娩期间病毒感染上这种病毒的妈妈产下的婴儿大脑受损和出现异常小的头。

美国研究人员首次解析出寨卡病毒三维结构

它也与一种自身免疫疾病格林-巴利(Guillain-Barrésyndrome)相关联,其中这种疾病需要造成暂时性。根据世界卫生组织的众说纷纭,在大多数寨卡病毒感染者中,症状是严重的,还包括、皮疹和样症状。据报导,寨卡病毒已在33个国家传播。根据世界卫生组织的统计资料,在这些寨卡病毒传播的国家中,有12个国家报导了减少的格林-巴利综合征发作数,而且巴西和法属玻里尼西亚报导了减少的头小畸型发作数。在今年2月,世界卫生组织宣告寨卡病毒传播是“一种引发国际注目的公共卫生应急事态”。Kuhn、Rossmann与美国国家卫生院国家过敏症与传染病研究所病毒疾病实验室病毒病原部门主任TheodorePierson合作积极开展研究。其他的研究人员还包括普渡大学研究生DevikaSirohi、博士后研究员ZhenguoChen、LeiSun和ThomasKlose。Rossmann说道,“我们需要在之前仅有通过X射线晶体散射技术才有可能超过的分辨率下,通过冷藏电子显微技术(cryo-electronmicroscopy)确认出有寨卡病毒的结构。自从上个世纪五十年代X射线晶体散射技术沦为确认病毒结构的标准方法以来,这种方法依然必须比较大量的病毒,而这并不总是需要做;做这一点十分艰难,尤其是诸如寨卡病毒之类的病毒,这是因为它们享有脂质膜,并无法在晶体中精确地装配;它必须很长时间。如今,我们需要利用冷藏电子显微技术做这一点,在更为大自然的状态下仔细观察这种病毒。

美国研究人员首次解析出寨卡病毒三维结构

这在几年前是不可想象的。”研究人员研究了在法属玻里尼西亚寨卡病毒频发期间病毒感染上这种病毒的一名病人体内分离出的一种寨卡病毒毒株,并且确认了这种病毒在分辨率3.8?下的结构。Rossmann说道,在这种将近原子分辨率下,他们需要仔细观察到这种病毒结构的关键特征,也需要辨识到构成特异性化学实体的一组原子,如那些代表着20种天然中的一种氨基酸的原子。研究人员找到这种结构十分类似于其他的黄病毒科病毒---单正链RNA基因组被二多面体蛋白外壳内的脂质膜围困着---的结构。Sirohi说道,这种与其他朱病毒科病毒之间较强的相似性并不令人吃惊,而且就早已开始的疫苗研发而言,有可能也是令人安心的,不过微小的结构差异有可能是其中的关键。Sirohi说道,“由于血脑屏障和胎盘屏障的不存在,大多数病毒并不入侵神经系统或者发育中的胎儿,但是寨卡病毒与胎儿的大脑发育出现异常相关联提醒着这种病毒需要做这点。不过,依然不确切寨卡病毒如何入侵并病毒感染这些细胞,不过这些不存在结构差异的区域有可能参予其中。这些独有的区域有可能是至关重要的,还必须更进一步积极开展研究来加以检验。”研究人员找到所有未知的黄病毒科病毒的结构在病毒外壳的一个糖基化位点附近的氨基酸上不存在差异。

美国研究人员首次解析出寨卡病毒三维结构

这种外壳是由超过180个拷贝的两种有所不同蛋白(即E蛋白和M蛋白)构成的。Rossmann说道,正如所有蛋白的一样,这些蛋白分子是长长的氨基酸链拉链成类似的结构而构成的。寨卡病毒与其他的黄病毒科病毒有所不同的这个糖基化位点(即Asn154)从这种病毒的表面上张开来。由多种糖分子构成的糖类物质通过这个位点吸附到病毒的蛋白表面上。Kuhn说道,已证实在很多其他的病毒中,当病毒将它的一个糖基化位点向外伸延时,人细胞表面上的吸附受体分子需要辨识并融合这些糖类物质。寨卡病毒就看起来危险性的陌生者,通过获取甜果诱使没什么戒备心的受害者。人细胞高兴地认识到这些糖类物质而被这种病毒捕捉,而一旦吸附到人细胞上,它有可能就开始病毒感染这个细胞。Rossmann说道,寨卡病毒的这个糖基化位点及其周围的氨基酸残基有可能也参予它吸附到人细胞上,而且在有所不同朱病毒科病毒之间的这些氨基酸差异有可能命令着病毒需要吸附的分子类型差异和它需要病毒感染的有所不同的人细胞。