我国科学家首次阐明埃博拉病毒囊膜糖蛋白的合成机制

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近日，中国农业科学院哈尔滨兽医研究所基础免疫团队郑永辉研究员和王斌博士在国际上首次阐明了埃博拉病毒囊膜糖蛋白的合成机制，相关研究成果于2月14日在美国出版的《生物化学杂志》（《The Journal of Biological Chemistry》）上在线发表。


埃博拉病毒于上世纪七十年代被发现，感染人可引起严重的埃博拉出血热，致死率最高可达90%，但自病毒发现以来到2014年前未造成大范围的流行。2014年初，非洲出现的埃博拉疫情共导致一万余人的死亡，给国际社会造成严重的经济和社会负担。由于该病毒的超强致死率，其被视为是生物恐怖主义的工具之一。目前尚没有获得许可在临床应用的疫苗，也没有特效的抗病毒药物。


据了解，病毒粒子表面的囊膜糖蛋白是介导病毒感染靶细胞的唯一蛋白，因此被认为是疫苗研发的首选抗原以及抗病毒制剂开发的理想靶标，但其在宿主细胞内的成熟机制尚不明确，因此深入研究囊膜糖蛋白的生物合成过程具有重要意义。科研人员经过系统研究，发现内质网分子伴侣钙连蛋白和钙网蛋白参与了囊膜糖蛋白的成熟过程。同时发现，囊膜糖蛋白的GP2亚基N-糖基化在调控蛋白的表达和病毒组装过程中发挥重要作用。进一步研究发现，GP2亚基的N-糖基化通过参与蛋白的剪切、蛋白糖链的加工、多聚体的形成以及蛋白折叠等多个过程而影响病毒的组装和感染。


据郑永辉介绍，病毒必须借助宿主细胞的内环境来完成自身蛋白的成熟及病毒粒子的组装，这是一个涉及多个生物学事件的精密调控过程，其中任何一个环节的异常或缺失都可能导致病毒无法装配和感染。本研究阐明了细胞通过囊膜蛋白糖基化而调控蛋白功能的详细机理，将为抗埃博拉病毒药物的研发提供新的理论依据。


来源：科学网/秦志伟 张晓鹏

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Mechanistic Understanding of N-Glycosylation in Ebola Virus Glycoprotein Maturation and Function

Bin Wang1, Yujie Wang1, Dylan A. Frabutt2, Xihe Zhang2, Xiaoyu Yao1, Dan Hu1, Zhuo Zhang1, Chaonan Liu3, Shimin Zheng3, Shi-Hua Xiang4 and Yong-Hui Zheng2*

The Ebola virus (EBOV) trimeric envelope glycoprotein (GP) precursors are cleaved into the receptor-binding GP1 and the fusion-mediating GP2 subunits and incorporated into virions to initiate infection. GP1 and GP2 form heterodimers, which have 15 or 2 N-glycosylation sites (NGSs), respectively. Here, we investigated the mechanism of how N-glycosylation contributes to GP expression, maturation, and function. As reported before, we found that although GP1 NGSs are not critical, the two GP2 NGSs, N563 and N618, are essential to the GP function. Further analysis uncovered that N563 and N618 regulate GP processing, demannosylation, oligomerization, and conformation. Consequently, these two NGSs are required for GP incorporation into EBOV-like particles (E-VLP) and HIV-1 pseudovirions, and determine viral transduction efficiency. Using CRISPR/Cas9 technology, we knocked out the two classical endoplasmic reticulum (ER) chaperones calnexin (CNX) and/or calreticulin (CRT) and found that both CNX and CRT increase the GP expression. Nevertheless, NGSs are not required for the GP interaction with CNX or CRT. Together, we conclude that although N563 and N618 are not required for EBOV GP expression, they synergistically regulate its maturation, which determines its functionality.

http://www.jbc.org/content/early ... 7-a591-5cbd9ea74a28

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