近期，中科院高能所蛋白質(zhì)結構組在皰疹病毒和流感病毒研究領域獲得重要進展，研究成果分別發(fā)表于國際學術期刊PLoS Pathogens和Nature Communications。
卡波氏肉瘤病毒 (KSHV)，是一種重要的人類腫瘤病毒，能導致卡波氏肉瘤和B細胞淋巴瘤等惡性腫瘤。ORF57蛋白在病毒復制過程中能穩(wěn)定病毒轉錄的信使RNA從而促進病毒復制，是病毒裂解復制過程中的重要功能蛋白。ORF57蛋白半衰期較短，因此維持其穩(wěn)定性對其發(fā)揮功能至關重要。既往報道證實ORF57蛋白通過二聚化而得以穩(wěn)定，然而ORF57二聚化的詳細生化機制長期沒有得到充分的闡明。
高能所多學科中心董宇輝研究員與武漢大學病毒學國家重點實驗室藍柯教授及美國國立衛(wèi)生研究院鄭志明研究員合作，成功解析KSHV重要功能蛋白ORF57 C端（ORF57-CTD）的單體和二聚體結構，并對其二聚化機制進行了詳細的闡釋，研究成果于8月10日在線發(fā)表于國際學術期刊PLoS Pathogens。該研究利用X射線晶體學技術成功解析了ORF57-CTD蛋白3.5埃分辨率的二聚體結構和3埃分辨率的單體結構。單體結構由兩部分組成：N端長臂區(qū)和球狀核心區(qū)域。每個單體的球狀核心區(qū)域通過保守的CHCC序列結合一個鋅離子。二聚體中，一個單體N端長臂區(qū)包裹住另一個單體的球狀核心區(qū)域，同時兩個單體的核心區(qū)域以反向平行的形式相互作用，N端長臂和核心區(qū)域的相互作用介導了ORF57的二聚化形成。該研究首次成功解析了ORF57單體及二聚體的結構，詳細揭示了ORF57的穩(wěn)定性和二聚化的分子機制，為深入理解KSHV生命周期基因表達調(diào)控提供了新的線索，也為KSHV相關腫瘤新型治療手段的研發(fā)提供了新的潛在靶點。
藍柯教授、董宇輝研究員和鄭志明研究員為論文共同通訊作者，袁菲博士、高增強博士和Vladimir Majerciak博士為論文共同第一作者。
ORF57-CTD單體和二聚體三維結構
流感病毒H3N2具有高頻率的抗原變異，是每年流感高發(fā)季節(jié)中使人感染和死亡的主要亞型流感，1968-1969年的大爆發(fā)曾造成了全球約一百萬人死亡。同時，豬流感H3N2病毒變種(H3N2v)在近些年也造成了一定數(shù)量的人感染病例，目前的流感疫苗可能無法針對這些毒株為人類提供保護。
高能所多學科中心張衡副研究員與美國范德堡大學等單位的科研人員密切合作，通過對廣譜性中和抗體H3v-47的結構和功能研究，揭示了流感病毒H3N2的一個新穎抗原決定簇，為設計新型的廣譜H3N2流感疫苗奠定了基礎。研究成果近期發(fā)表于國際學術期刊Nature Communications，Bangaru博士和張衡副研究員是該論文的共同第一作者。
H3v-47是從接種了豬流感H3N2疫苗的志愿者淋巴細胞中分離出的一個單克隆抗體，它對1989年后分離的幾乎所有人源和豬源H3N2病毒都具有高效的中和能力。研究人員通過結構生物學方法發(fā)現(xiàn)H3v-47結合在H3N2血凝素HA的頭部，該區(qū)域跨越了退化酯酶亞結構域和受體結合亞結構域。該區(qū)域與以前報道的H3N2中和抗體的結合區(qū)域明顯不同，表明這是一個H3N2的新穎抗原決定簇。對H3v-47的作用機制研究發(fā)現(xiàn)它與抗流感病毒藥物扎那米韋類似，通過封閉病毒顆粒的出口來阻止新病毒粒子的釋放，同時H3v-47能通過它的恒定區(qū)(Fc)與宿主受體結合來引發(fā)抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用 (ADCC)。動物模型試驗表明H3v-47能明顯降低感染H3N2的小鼠肺部病毒的滴度和毒力。該研究不僅揭示了抗體H3v-47具有預防和治療人源和豬源H3N2病毒感染的潛力，而且它識別的新穎抗原決定簇為基于結構開發(fā)廣譜H3N2疫苗開發(fā)提供了理論依據(jù)。
人源單克隆抗體H3v-47識別并中和H3N2的分子機制。(A-B) H3N2 HA和H3v-47抗原結合片段Fab復合物的晶體結構和電鏡結構。(C) H3v-47在H3N2 HA上的抗原決定簇。(D) H3v-47和已報道的H3N2中和抗體 (C05、S139和HC45等)的抗原決定簇比較。(E) 感染H3N2的細胞接種H3v-47、扎那米韋 (一種常用的抗流感病毒藥物)和CR8020 (陰性對照的抗體)后HA的滴度變化。(F) H3v-47、扎那米韋和CR8020對H3N2的神經(jīng)氨酸酶活性抑制作用測定。
附：
文章鏈接1：
http://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1007232
文章鏈接2：
https://www.nature.com/articles/s41467-018-04704-9
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