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北京科兴参与完成甲型肝炎病毒全颗粒晶体结构的解析
2014-10-21

  北京科兴生物制品有限公司与来自中国科学院生物物理研究所、牛津大学、中国食品药品检定研究院的科学研究人员经过多年紧密合作,在甲型肝炎全病毒三维结构领域取得重大突破,不仅揭示了甲型肝炎病毒的独有的结构特性、极强的稳定性、特殊的脱衣壳机制,而且从三维结构角度阐述了甲型肝炎病毒的进化关系。相关论文于2014年10月19日在Nature杂志上在线发表。

图片关键词
甲型肝炎病毒全颗粒三维结构特征

  全球每年有140万例甲型肝炎病毒(HAV)感染,主要集中在发展中国家。HAV属于小RNA病毒科肝炎病毒属,作为较古老的病毒,虽然其灭活病毒制备的疫苗上市多年,但仍然有很多科学问题尚未研究清楚。

  研究人员解析了HAV成熟病毒和空心病毒两种状态的全颗粒高分辨率的晶体结构,发现两种颗粒具有几乎相同的外表面结构,然而内表面却有很大不同。该研究第一次证明HAV成熟病毒具有衣壳蛋白vp4,而空心病毒颗粒含有的是未被剪切的衣壳蛋白vp0前体。过去多年的科学研究中,HAV是否具有由23个氨基酸组成的衣壳蛋白vp4一直是个争议。

  在小RNA病毒科成员中,大部分病毒,尤其以肠道病毒为典型,与其功能性受体结合在病毒五次轴周围的“峡谷”处隐藏有疏水口袋,里面的口袋因子(pocket factor)释放能够起始病毒的脱衣壳过程。然而结构分析表明,HAV病毒颗粒因较短的vp1 BC loop和vp2 EF loop,使其不具备肠道病毒典型的“峡谷”结构特征,也意味着HAV病毒的受体结合方式与之不同。同时,HAV病毒衣壳蛋白也没有典型的疏水口袋,自然也不含有口袋因子,这暗示着HAV病毒采用不同的脱衣壳机制。

  与目前已经解析的小RNA病毒科成员三维结构比较,HAV病毒结构最大的不同在于其衣壳蛋白vp2的N端进行了180度偏移,转向了病毒二次轴处,增强了病毒五聚体与五聚体之间的相互作用力,部分解释HAV病毒具有的极强稳定性。与昆虫病毒类似,HAV病毒也能够进行细胞之间的传递。这一系列相似的特性,加之基于全病毒衣壳蛋白三维结构开展的进化关系分析表明,HAV病毒不断进化时,逐渐脱离昆虫病毒方向,衍生出小RNA病毒的结构特征,在HAV病毒的基础上又逐渐进化出更多更高级的小RNA病毒成员。HAV病毒这一独特的构象是在小RNA病毒科中第一次被发现,然而这一构象在昆虫病毒成员中却普遍存在。

  该研究得到了中国科学院先导项目“超大分子复合物”、国家973项目以及国家重大传染病专项的大力支持,对于进一步解析甲肝灭活疫苗的免疫原性和保护机理具有重要意义,对于抗肝炎病毒药物的研发提供理论指导和新方向。

  论文摘要:

  Hepatitis A virus and the origins of picornaviruses

  Hepatitis A virus (HAV) remains enigmatic, despite 1.4 million cases worldwide annually1. It differs radically from other picornaviruses, existing in an enveloped form2 and being unusually stable, both genetically and physically3, but has proved difficult to study. Here we report high-resolution X-ray structures for the mature virus and the empty particle. The structures of the two particles are indistinguishable, apart from some disorder on the inside of the empty particle. The full virus contains the small viral protein VP4, whereas the empty particle harbours only the uncleaved precursor, VP0. The smooth particle surface is devoid of depressions that might correspond to receptor-binding sites. Peptide scanning data extend the previously reported VP3 antigenic site4, while structure-based predictions5 suggest further epitopes. HAV contains no pocket factor and can withstand remarkably high temperature and low pH, and empty particles are even more robust than full particles. The virus probably uncoats via a novel mechanism, being assembled differently to other picornaviruses. It utilizes a VP2 ‘domain swap’ characteristic of insect picorna-like viruses6,7, and structure-based phylogenetic analysis places HAV between typical picornaviruses and the insect viruses. The enigmatic properties of HAV may reflect its position as a link between ‘modern’ picornaviruses and the more ‘primitive’ precursor insect viruses; for instance, HAV retains the ability to move from cell-to-cell by transcytosis8, 9.

  全文见:http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13806.html

 

本文链接:http://www.sinovac.com/news/shownews.php?id=257