微生物所发表寨卡病毒结构生物学综述文章

chenzongxiang

来源:微生物研究所 / 作者: / 2017-03-22

图 1 寨卡病毒电镜结构及 M 和 E 蛋白结构图

图 2 寨卡病毒模型雕塑

近日，《细胞》（Cell）子刊、生物化学研究学术期刊 Trends in Biochemical Sciences 在线发表了中国科学院微生物研究所研究员施一与高福的题为 Structural Biology of the Zika Virus（《寨卡病毒结构生物学》）综述文章，系统地总结了 2015 年寨卡病毒暴发以来全球科学家在寨卡病毒结构生物学领域所取得的重要进展，并对该领域未来研究方向进行了展望。

早在 1947 年，寨卡病毒就在乌干达寨卡丛林的恒河猴中被发现，但一直没有受到人们的关注。直到 2015 年，寨卡病毒在南美大暴发，才使其成为国际关注的公共卫生问题。目前，全球已有八十多个国家和地区出现了寨卡病毒感染病例，我国也在 2016 年出现了输入性寨卡病毒感染病例。寨卡病毒是一种虫媒病毒，与同属黄病毒属的登革病毒、日本乙脑病毒、西尼罗病毒一样，主要通过蚊媒传播，但目前研究表明其也可以通过性传播。寨卡病毒感染会引起流产、新生儿小头症以及格林—巴利综合征等重大疾病，对人类健康的影响不可低估。目前还没有有效的临床抗病毒药物。

面对这个既古老又陌生的病毒，全球科学家协力攻关，取得了丰硕的成果。结构生物学研究对于阐明病毒的感染机制、研发疫苗和中和抗体、揭示关键药物靶点信息及其作用机制等方面具有非常重要的意义。

施一与高福共同撰写的综述全面介绍了近两年来科学家在寨卡病毒全病毒结构、E 蛋白结构（图 1）及与不同作用机制的保护性中和抗体的复合物结构研究方面取得的进展，为寨卡病毒的病毒学研究及疫苗和抗体开发奠定了基础；介绍了非结构蛋白 NS1 结构研究的进展，发现 NS1 蛋白具有特殊的表面电荷性质及新的膜结合区，为 NS1 的致病机制研究提供了新的思路；总结了在重要病毒酶类蛋白 NS2B-NS3 和 NS5 结构研究中所取得的进展，揭示保守的药物靶点信息，为药物设计提供了结构基础。

最后，该综述对目前结构生物学研究的局限性进行了分析，如依然还有 5 个寨卡病毒蛋白结构未曾被解析，病毒复制中心的组装和复制机制也不清楚，还有对宿主因子参与调节病毒感染过程的结构基础也缺乏了解。同时，对该领域未来的研究提出了方向，如寨卡病毒穿过人体血胎屏障等的分子机制、靶向 NS1 抗体的治疗效果及机制研究、靶向 NS3 和 NS5 等的小分子抑制剂的治疗效果评价等。

该综述文章是微生物所在寨卡病毒研究领域的又一项重要成果。高福长期致力于突发传染性疾病的研究，面对寨卡病毒快速传播的严峻形势，迅速组织研究团队，联合微生物所研究员施一、严景华，中国农业大学研究员李向东等对寨卡病毒进行深入研究，取得一系列成果：在病毒蛋白结构方面，解析寨卡病毒首个蛋白晶体结构——非结构蛋白 NS1 的 C 端结构（Nat Struct Mol Biol, 2016, 23(5): 456-458），随后解析其全长结构（EMBO J, 2016, 35(20): 2170-2178），发现 NS1 蛋白具有特殊的表面电荷性质及新的膜结合区，有利于进一步了解寨卡病毒 NS1 蛋白的作用机制及其对疾病的影响；解析寨卡病毒 NS5 结构揭示其保守的药物作用靶点（EMBO J, 2017: DOI:10.15252/embj.201696241）；首次解析寨卡病毒表面 E 蛋白的结构，同时破解一株黄病毒广谱保护性鼠抗 2A10G6 与 E 蛋白的复合物结构，为寨卡病毒的治疗提供了重要的理论基础和研究思路（Cell Host Microbe, 2016, 19(5): 696-704）。在治疗性抗体方面，首次从寨卡病毒康复病人体内分离 3 株保护性抗体并解析其保护机制，其中两株抗体高效、特异阻断寨卡病毒感染，有望进一步开发成药物，为人类防治寨卡病毒提供了重要的抗体药物支撑（Sci Transl Med, 2016, 8(369): 369ra179）。在感染机制方面，报道寨卡病毒在小鼠模型中可引起睾丸损伤并最终导致雄性不育，揭示了临床上寨卡病毒性传播的机制，呼吁人们高度重视寨卡病毒对生殖健康的风险（Cell, 2016, 167(6): 1511-1524 e1510）。

研究团队将科学普及放在与科技创新同等重要的位置，在深圳市第三人民医院建成了 3 米高的寨卡病毒模型雕塑（图 2），将寨卡病毒的形态具体化，让公众更直观、清晰地认识寨卡病毒。

http://www.cell.com/trends/biochemical-sciences/abstract/S0968-0004(17)30048-8?_returnURL=http%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0968000417300488%3Fshowall%3Dtrue