清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院在非洲豬瘟病毒研究方面取得突破性進(jìn)展

清華新聞網(wǎng)9月20日電 9月17日，由清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院長(zhǎng)聘副教授、北京結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心研究員向燁領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞研究》（Cell Research）在線(xiàn)發(fā)表題為“非洲豬瘟病毒衣殼蛋白p72的結(jié)構(gòu)”（Structure of the African swine fever virus major capsid protein p72）的學(xué)術(shù)論文。該研究采用冷凍電鏡單顆粒三維重構(gòu)的方法，首次解析了非洲豬瘟病毒衣殼蛋白p72的高分辨率結(jié)構(gòu)，揭示了非洲豬瘟病毒衣殼可能的組裝機(jī)制，為非洲豬瘟病毒亞單位疫苗的開(kāi)發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

非洲豬瘟病毒起源于非洲，家豬感染致死率近100%，對(duì)家豬飼養(yǎng)產(chǎn)業(yè)乃至民生經(jīng)濟(jì)都有重大的威脅。非洲豬瘟病毒在過(guò)去幾十年從非洲迅速傳播到了歐洲，南美洲以及亞洲的一些地區(qū)。2018年8月我國(guó)東北地區(qū)發(fā)現(xiàn)非洲豬瘟病病毒感染，很快病毒傳播到全國(guó)大部分地區(qū)，造成超過(guò)千億人民幣的經(jīng)濟(jì)損失。目前緊迫需要研發(fā)有效的疫苗和防疫手段控制及預(yù)防非洲豬瘟病毒。應(yīng)國(guó)家之急需，由清華大學(xué)北京結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心及北京生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心牽頭，聯(lián)合北京大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所、上海巴斯德所等單位十幾個(gè)研究組于今年4月開(kāi)始非洲豬瘟病毒攻關(guān)研究。 

非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)：a. 依據(jù)非洲豬瘟病毒衣殼蛋白p72結(jié)構(gòu)模擬病毒組裝產(chǎn)生的非洲豬瘟病毒衣殼結(jié)構(gòu)；b. 非洲豬瘟病毒衣殼蛋白p72三聚體冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。

非洲豬瘟病毒是一種雙鏈DNA病毒，擁有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，它的基因組由兩層衣殼和兩層外膜保護(hù)，衣殼主要由病毒編碼蛋白p72構(gòu)成，據(jù)以往試驗(yàn)數(shù)據(jù)估計(jì)，p72占病毒顆?？傊?3%左右，同時(shí)p72是被病毒感染豬血液中能檢測(cè)到的主要抗原。在研究p72蛋白初期，向燁研究組發(fā)現(xiàn)單獨(dú)重組表達(dá)p72蛋白不能得到有正確折疊構(gòu)象的p72蛋白，只有在p72和非洲豬瘟編碼的另一個(gè)輔助蛋白B602L共同表達(dá)的情況下，才可以得到正確折疊構(gòu)象的p72蛋白。以此為前提，研究組使用冷凍電鏡單顆粒三維重構(gòu)的方法確定了p72蛋白2.67埃的高分辨率三維結(jié)構(gòu)（上圖）。結(jié)果顯示三個(gè)p72分子形成了穩(wěn)定的三聚體形式。每個(gè)p72包含兩個(gè)串聯(lián)的卷筒蛋糕樣結(jié)構(gòu)域，每個(gè)結(jié)構(gòu)域由8個(gè)β折疊片組成，這種結(jié)構(gòu)域在大正二十面體病毒衣殼蛋白結(jié)構(gòu)中很常見(jiàn)。三聚體p72的六個(gè)卷筒蛋糕樣結(jié)構(gòu)一起形成了一個(gè)偽六聚體的底部錨定在病毒的內(nèi)膜上。三聚體p72折疊片之間的插入片段一起形成了一個(gè)類(lèi)似于螺旋槳一樣的頂部結(jié)構(gòu)伸向病毒外部，極有可能是細(xì)胞表面受體結(jié)合區(qū)域。

此前基于非洲豬瘟病毒p72蛋白的亞單位疫苗研究已有很多嘗試，但沒(méi)有獲得滿(mǎn)意的結(jié)果。分析前期相關(guān)研究失敗原因很可能是沒(méi)有使用正確折疊的p72蛋白。獲取正確折疊的p72蛋白以及確定其高分辨率結(jié)構(gòu)有助于開(kāi)發(fā)靶向病毒衣殼組裝的藥物以及亞單位疫苗。目前p72亞單位疫苗的研發(fā)及評(píng)估正由清華大學(xué)和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所聯(lián)合緊密進(jìn)行中。

向燁副教授為本文通訊作者。清華大學(xué)生命聯(lián)合中心2014級(jí)博士生劉琦為本文第一作者，向燁實(shí)驗(yàn)室2015級(jí)博士生馬丙婷、清華大學(xué)藥學(xué)院譚旭副教授及其實(shí)驗(yàn)室成員錢(qián)年超和張帆，清華大學(xué)生命學(xué)院校級(jí)冷凍電鏡平臺(tái)主任雷建林教授參與了該工作。

研究得到了國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（北京）清華大學(xué)基地冷凍電鏡平臺(tái)的大力支持，且得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，科技部重大研發(fā)計(jì)劃，北京結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心以及北京生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心的大力支持。

文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41422-019-0232-x

供稿：醫(yī)學(xué)院

編輯：李華山

審核：趙姝婧