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我国科学家揭开寨卡病毒复制奥秘
太原日报网 2016-08-12 09:45  来源:新华网

近日,天津大学杨海涛教授带领的科研团队揭开了寨卡病毒复制的奥秘,这一关键步骤的揭示将有助于开发抗病毒药物,抵御该病毒在全球范围内的巨大威胁。

寨卡病毒目前在南美洲和拉丁美洲肆虐,病毒感染除了能够造成新生儿小头畸形,还能引发格林——巴利综合征。后者是一种严重的神经系统疾病,能导致患者瘫痪甚至死亡,然而目前还没有什么药物能够有效控制寨卡病毒感染。

寨卡病毒如何在宿主细胞中复制一直是个谜。杨海涛团队在《 Protein&Cell》 (《蛋白质与细胞》)杂志上发表的研究文章,解开了其复制的关键过程和机理。

几乎所有病毒都需要一种称之为解旋酶的蛋白质来进行复制。寨卡病毒解旋酶是一种“马达”蛋白(一类具有驱动能力的蛋白质),它通过水解三磷酸核苷将化学能转换为机械能,从而实现对双链核酸的解链功能。

病毒只有将双链核酸解链后,才能将单链遗传物质进行复制,实现增殖。对此,科研团队利用X光单晶衍射技术成功获得了寨卡病毒解旋酶执行功能和结合底物时的3D图像。

三磷酸腺苷(ATP)和金属离子是解旋酶执行功能所必需的。图像中,研究人员在原子分辨率水平上展示了寨卡病毒解旋酶、三磷酸腺苷和金属催化离子形成的三元复合物的空间结构。此外,研究人员还成功捕捉到了寨卡病毒解旋酶结合 ATP 以及金属离子的中间状态,这是首次揭示黄病毒家族(一种蚊媒病毒,包括寨卡病毒、登革热病毒、黄热病毒、西尼罗病毒等)解旋酶与天然底物 ATP 结合时的结构。

“通过对这一结构的分析,可以揭示寨卡病毒解旋酶如何识别 ATP 和金属催化离子的机制。”杨海涛表示。

为了探究寨卡病毒与其他黄病毒属成员在复制机制上的差异,研究人员还解析了寨卡病毒解旋酶与基因组 RNA 结合时的复合物三维结构。他们发现,一个贯穿解旋酶的通道负责“抓住” RNA。令人吃惊 的是,寨卡病毒解旋酶在结合 RNA 后会经历显著的构象变化,而这种构象变化与登革热病毒的解旋酶截然不同。

研究指出,黄病毒家族解旋酶在进化过程中演化出一种保守的分子“马达”,它可以通过水解三磷酸核苷将化学能转变为机械能,用于实现病毒复制过程中的“解链”;而利用不同的“运动”模式,不同病毒成员的解旋酶又以不同的方式识别并结合基因组 RNA, 用于满足病毒复制的需要。这些寨卡病毒复制关键步骤的阐释,将对抗病毒药物的开发起到积极作用。

不久前,该研究团队在《蛋白质与细胞》杂志上发表文章展示了寨卡病毒解旋酶的晶体结构,分辨率达到1.8A。这一高分辨率结构揭示了水解三磷酸核苷的关键区域,以及容纳 RNA 的正电荷通道,为寨卡病毒药物研发提供了一个精确的模型。

张建新靳莹亮

作者:
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