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中科院微生物所在埃博拉病毒入侵研究中取得突破

作者:工程管理
出处:www.lunrr.com
时间:2019-11-20

资料来源:中国科学院微生物研究所,发布日期:2016/1/15 10:22:228

选择名称:中国科学院萧中

微生物研究所,埃博拉病毒入侵研究突破

埃博拉病毒是一种强生物安全四级病毒,可导致人类和灵长类动物发病和死亡。根据世界卫生组织的统计,埃博拉病毒自1976年首次被发现以来,已经在非洲肆虐了近40年。从2014年3月开始,以几内亚、利比里亚和塞拉利昂为中心的扎伊尔型埃博拉病毒疫情在整个西非迅速蔓延,导致多重感染和接近死亡。

2016年1月15日,国际学术期刊《细胞》(Cell)在线发表了中国科学院微生物研究所和中国疾病预防控制中心高福研究团队的一篇文章,埃博拉病毒糖蛋白与其内体受体尼曼-匹克1结合(《埃博拉病毒糖蛋白结合内吞体受体NPC1的分子机制》)。从分子水平解释了病毒膜融合的一种新的激发机制(第五种机制)。这种新机制与病毒学家以前所知的病毒膜融合的四种机制有很大不同,近年来已成为国际病毒学领域的一个重大突破。该研究为抗病毒药物设计提供了新的靶点。

微生物研究所高孚研究组的王涵、石毅、宋健和齐建勋是本文的共同主要作者,高孚是通讯作者。

本研究加深了人们对埃博拉病毒入侵机制的认识,为应对疫情和防控埃博拉病毒疾病提供了重要的理论依据。

2014年,埃博拉在西非爆发。中国政府向塞拉利昂派出了第一批62名工作人员组成第一批流动实验室检测小组。高福被任命为中国疾病预防控制中心实验室检测小组前沿工作组副组长,主要负责与国际组织的沟通和外联。在工作期间,他在《科学》 (Science)杂志上发表了一篇题为《塞拉利昂的地面》(《行走在塞拉利昂大地上》)的现场工作纪录片文章,随后在《自然》 (Nature)杂志上发表了埃博拉病毒基因进化的主要研究成果。

埃博拉病毒是一种荚膜病毒。它入侵宿主可以分为两个重要步骤。首先,病毒附着在宿主细胞膜表面,然后病毒通过内吞作用进入细胞内部,形成内吞作用。在胞吞过程中,病毒经历膜融合过程并释放自己的遗传物质。

人类TIM分子(Human TIM molecule)是一种广泛分布于免疫细胞的免疫分子,在调节过敏反应、哮喘、移植耐受和自身免疫等免疫反应中发挥重要作用。不久前,高福的团队发现人类TIM分子不直接与埃博拉病毒包膜表面糖蛋白相互作用,而是通过结合病毒包膜上的磷脂酰丝氨酸分子来促进病毒感染。该成果于《埃博拉病毒入侵:人TIM分子的结构与结合PS的分子基础》年以《科学通报》为标题发表,并被收录在该杂志2015年第35期的封面文章中。

在此基础上,高福的团队进一步探索了埃博拉病毒进入细胞后在胞吞过程中的入侵机制。先前的研究发现,胞吞膜上的NPC1分子对埃博拉病毒入侵是必要的,但NPC1分子如何介导病毒入侵仍是一个未解之谜。NPC1分子是一种负责胆固醇转运的跨膜蛋白,有三个大的腔内结构域(A、C和I)。埃博拉病毒的包膜表面糖蛋白在胞吞体内通过宿主蛋白酶组织蛋白酶进行酶消化处理,成为活化糖蛋白,暴露受体结合位点与NPC1分子内腔结构域c相互作用,从而开始后续的病毒膜融合过程,实现病毒的感染生命周期。该研究团队首次分析了NPC1分子内腔结构域C的三维结构,发现其具有由α螺旋和β折叠组成的球形核心结构域和两个突出的环状结构。随后,研究人员分析了活化糖蛋白与腔内结构域C复合物的三维结构,发现结构域C主要插入活化糖蛋白头部的疏水槽中,具有两个突出的环状结构,从而相互作用。这一重大发现表明,人们可以为活化糖蛋白头部的疏水凹槽设计小分子或多肽抑制剂,以阻止埃博拉病毒的入侵过程。进一步分析发现,活化的糖蛋白与腔内结构域C结合后会发生构象变化,使糖蛋白融合肽更容易暴露并插入胞吞膜,从而开始膜融合过程。

埃博拉病毒入侵模式

病毒与受体相互作用详情

(原标题:微生物所在的埃博拉病毒研究的重大突破)

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