近期，中科院高能所蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)組在皰疹病毒和流感病毒研究領(lǐng)域獲得重要進(jìn)展，研究成果分別發(fā)表于國際學(xué)術(shù)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(dǎo)致卡波氏肉瘤和B細(xì)胞淋巴瘤等惡性腫瘤。ORF57蛋白在病毒復(fù)制過程中能穩(wěn)定病毒轉(zhuǎn)錄的信使RNA從而促進(jìn)病毒復(fù)制，是病毒裂解復(fù)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(duì)其發(fā)揮功能至關(guān)重要。既往報(bào)道證實(shí)ORF57蛋白通過二聚化而得以穩(wěn)定，然而ORF57二聚化的詳細(xì)生化機(jī)制長期沒有得到充分的闡明。
高能所多學(xué)科中心董宇輝研究員與武漢大學(xué)病毒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室藍(lán)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(jié)構(gòu)，并對(duì)其二聚化機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的闡釋，研究成果于8月10日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊PLoS Pathogens。該研究利用X射線晶體學(xué)技術(shù)成功解析了ORF57-CTD蛋白3.5埃分辨率的二聚體結(jié)構(gòu)和3埃分辨率的單體結(jié)構(gòu)。單體結(jié)構(gòu)由兩部分組成：N端長臂區(qū)和球狀核心區(qū)域。每個(gè)單體的球狀核心區(qū)域通過保守的CHCC序列結(jié)合一個(gè)鋅離子。二聚體中，一個(gè)單體N端長臂區(qū)包裹住另一個(gè)單體的球狀核心區(qū)域，同時(shí)兩個(gè)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(dǎo)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(jié)構(gòu)，詳細(xì)揭示了ORF57的穩(wěn)定性和二聚化的分子機(jī)制，為深入理解KSHV生命周期基因表達(dá)調(diào)控提供了新的線索，也為KSHV相關(guān)腫瘤新型治療手段的研發(fā)提供了新的潛在靶點(diǎn)。
藍(lán)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(qiáng)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(jié)構(gòu)
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(shí)，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(duì)這些毒株為人類提供保護(hù)。
高能所多學(xué)科中心張衡副研究員與美國范德堡大學(xué)等單位的科研人員密切合作，通過對(duì)廣譜性中和抗體H3v-47的結(jié)構(gòu)和功能研究，揭示了流感病毒H3N2的一個(gè)新穎抗原決定簇，為設(shè)計(jì)新型的廣譜H3N2流感疫苗奠定了基礎(chǔ)。研究成果近期發(fā)表于國際學(xué)術(shù)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(xì)胞中分離出的一個(gè)單克隆抗體，它對(duì)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(jié)構(gòu)生物學(xué)方法發(fā)現(xiàn)H3v-47結(jié)合在H3N2血凝素HA的頭部，該區(qū)域跨越了退化酯酶亞結(jié)構(gòu)域和受體結(jié)合亞結(jié)構(gòu)域。該區(qū)域與以前報(bào)道的H3N2中和抗體的結(jié)合區(qū)域明顯不同，表明這是一個(gè)H3N2的新穎抗原決定簇。對(duì)H3v-47的作用機(jī)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(shí)H3v-47能通過它的恒定區(qū)(Fc)與宿主受體結(jié)合來引發(fā)抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用 (ADCC)。動(dòng)物模型試驗(yàn)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(yù)防和治療人源和豬源H3N2病毒感染的潛力，而且它識(shí)別的新穎抗原決定簇為基于結(jié)構(gòu)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(shí)別并中和H3N2的分子機(jī)制。(A-B) H3N2 HA和H3v-47抗原結(jié)合片段Fab復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)和電鏡結(jié)構(gòu)。(C) H3v-47在H3N2 HA上的抗原決定簇。(D) H3v-47和已報(bào)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(xì)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(duì)照的抗體)后HA的滴度變化。(F) H3v-47、扎那米韋和CR8020對(duì)H3N2的神經(jīng)氨酸酶活性抑制作用測(cè)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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