解析非洲猪瘟病毒

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2019-10-21] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

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非洲猪瘟病毒起源于非洲，家猪感染致死率近100%，对家猪饲养产业乃至民生经济都有重大的威胁。非洲猪瘟病毒在过去的几十年时间从非洲迅速传播到了欧洲，南美洲以及亚洲的一些地区。2018年8月我国东北地区发现非洲猪瘟病病毒感染，很快病毒传播到全国大部分地区，造成超过千亿人民币的经济损失。目前紧迫需要研发有效的疫苗和防疫手段控制及预防非洲猪瘟病毒。

应国家之急需，由清华大学北京结构生物学高精尖创新中心及北京生物结构前沿研究中心牵头，联合北京大学，中国农业科学院哈尔滨兽医研究所，上海巴斯德所等单位十几个研究组于2019年4月开始非洲猪瘟病毒攻关研究。

该研究采用冷冻电镜单颗粒三维重构的方法首次解析了非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72的高分辨率结构，揭示了非洲猪瘟病毒衣壳可能的组装机制。

研究确定了p72蛋白2.67 Å 的高分辨率三维结构，结果显示三个p72分子形成了稳定的三聚体形式。每个p72包含两个串联的卷筒蛋糕样结构域，每个结构域由8个β折叠片组成，这种结构域在大正二十面体病毒衣壳蛋白结构中很常见。三聚体p72的六个卷筒蛋糕样结构一起形成了一个伪六聚体的底部锚定在病毒的内膜上。三聚体p72折叠片之间的插入片段一起形成了一个类似于螺旋桨一样的顶部结构伸向病毒外部，极有可能是细胞表面受体结合区域。

哈尔滨兽医研究所则在Journal of Virology上发文，首次发现猪源RNF114（pRNF114）具有抑制猪瘟病毒（CSFV）复制的功能，并证实pRNF114通过泛素化降解CSFV NS4B蛋白进而抑制CSFV的复制。

这一研究首先证实，pRNF114的mRNA转录水平随着CSFV感染时间、感染剂量的增加而上调，说明pRNF114可能参与调控CSFV的复制。在pRNF114抗病毒功能方面，通过过表达及敲除pRNF114试验均证实，pRNF114是一种抗CSFV复制的宿主分子；在pRNF114抗CSFV分子机制方面，首先揭示pRNF114抑制CSFV复制依赖其E3泛素连接酶活性；其次证实pRNF114与CSFV NS4B蛋白存在直接的相互作用，并催化NS4B蛋白发生K27连接的聚泛素化修饰，进而通过蛋白酶体途径降解NS4B蛋白。

研究首次解析了pRNF114抗CSFV复制的分子机制，丰富了E3泛素连接酶直接抗病毒的功能。

在此基础上，10月，中国科学院生物物理研究所饶子和、王祥喜团队和中国农业科学院哈尔滨兽医研究所步志高团队合作发表了Science文章，研究新鉴定出非洲猪瘟病毒多种结构蛋白，搭建了主要衣壳蛋白p72等原子模型，揭示了非洲猪瘟病毒多种潜在的保护性抗原和关键抗原表位信息，阐述了结构蛋白复杂的排列方式和相互作用模式，提出了非洲猪瘟病毒可能的组装机制，为揭示非洲猪瘟病毒入侵宿主细胞以及逃避和对抗宿主抗病毒免疫的机制提供了重要线索。

这项研究成功分离出国内正在爆发的非洲猪瘟病毒流行株。由于该病毒的尺度巨大，数据收集是一个特别巨大的挑战，科学家在上海科技大学电镜平台连续进行了四个月高质量的数据收集，获得了超过100 T的海量数据，采用单颗粒三维重构的方法首次解析了非洲猪瘟病毒全颗粒的三维结构，阐明了非洲猪瘟病毒独有的5层（外膜、衣壳、双层内膜、核心壳层和基因组）结构特征，病毒颗粒包含3万余个蛋白亚基，组装成直径约为260纳米的球形颗粒，是目前解析近原子分辨率结构的最大病毒颗粒。