近日，由我校籍曉云教授與天津大學(xué)、南開大學(xué)等校的研究人員組成的科研團(tuán)隊(duì)揭開了寨卡病毒復(fù)制的奧秘。相關(guān)研究成果以“Structural basis of Zika virus helicase in recognizing its substrates”為題，發(fā)表在《Protein＆Cell》雜志上（DOI 10.1007/s13238-016-0293-2），籍曉云教授為共同第一作者。研究發(fā)現(xiàn)，寨卡病毒解旋酶是一種“馬達(dá)”蛋白，它通過水解三磷酸核苷將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雙鏈核酸的解鏈功能。病毒只有將雙鏈核酸解鏈后，才能將單鏈遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制，實(shí)現(xiàn)增殖。
近年來在南美洲和拉丁美洲肆虐的寨卡病毒越來越引起人們的重視和廣泛關(guān)注。寨卡病毒感染除了能夠造成新生兒小頭畸形，還能引發(fā)嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病格林-巴利綜合征，導(dǎo)致患者癱瘓甚至死亡。目前寨卡病毒復(fù)制的過程及機(jī)理仍待探究。以我校作為主要完成單位的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)早在2016年5月于《Protein＆Cell》雜志上發(fā)表題為“ The crystal structure of Zika virus helicase: basis for antiviral drug design” （籍曉云教授為共同第一作者）的文章，率先報(bào)導(dǎo)了寨卡病毒解旋酶高分辨率的三維空間結(jié)構(gòu)，為抗寨卡病毒的藥物研發(fā)奠定了重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。日前，該科研團(tuán)隊(duì)在5月發(fā)表工作的基礎(chǔ)上，又獲得了突破性的新進(jìn)展，率先揭示寨卡病毒復(fù)制過程中這一關(guān)鍵步驟的分子機(jī)制，保持了領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。這將促進(jìn)抗寨卡病毒的藥物研發(fā)，抵御該病毒在全球范圍內(nèi)的巨大威脅。
該科研團(tuán)隊(duì)利用X光單晶衍射技術(shù)，在原子分辨率水平解析了寨卡病毒解旋酶、三磷酸腺苷（ATP）和金屬催化離子形成的三元復(fù)合物的空間結(jié)構(gòu)。在研究過程中，他們成功捕捉到了寨卡病毒解旋酶結(jié)合ATP以及金屬離子的中間態(tài)。這也是首次捕捉到黃病毒屬（包括登革熱病毒、黃熱病毒、西尼羅病毒等）的解旋酶結(jié)合其天然底物ATP的中間體。通過對(duì)這一精細(xì)結(jié)構(gòu)的分析，聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)揭示了寨卡病毒解旋酶如何識(shí)別ATP和金屬催化離子的精確機(jī)制。
圖注：寨卡病毒解旋酶、三磷酸腺苷（ATP）和金屬催化離子形成的三元復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)
為了探究寨卡病毒與其他黃病毒屬成員在復(fù)制機(jī)制上的差異，團(tuán)隊(duì)研究人員又解析了寨卡病毒解旋酶結(jié)合其自身基因組RNA的復(fù)合物三維結(jié)構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)寨卡病毒解旋酶在結(jié)合RNA后因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)域發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引發(fā)較大的構(gòu)象變化。更令研究人員吃驚的是，寨卡病毒解旋酶的這種構(gòu)象變化與登革熱病毒解旋酶截然不同。通過這一現(xiàn)象，他們認(rèn)為黃病毒屬解旋酶在進(jìn)化過程中演化出一種保守的分子“馬達(dá)”，它可以通過水解三磷酸核苷將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，用于實(shí)現(xiàn)病毒復(fù)制過程中的“解鏈”；然而利用不同的“運(yùn)動(dòng)”模式，各種病毒的解旋酶又可以差異性的識(shí)別自身的基因組RNA，用于滿足不同病毒復(fù)制的需要。在這一過程中，大自然巧妙的將“趨同”和“趨異”這兩種進(jìn)化模式高度的統(tǒng)一起來。
圖注：寨卡病毒和登革熱病毒的解旋酶以不同的“運(yùn)動(dòng)”方式結(jié)合自身的基因組
由Springer出版的《Protein&Cell》對(duì)我國(guó)科學(xué)家關(guān)于寨卡病毒研究的最新進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)介紹。國(guó)外包括Science daily、EurekAlert AAAS Science News、ANI、Yahoo等在內(nèi)的數(shù)十家媒體，國(guó)內(nèi)包括新華社、《光明日?qǐng)?bào)》、《科技日?qǐng)?bào)》、《中國(guó)科學(xué)報(bào)》、人民網(wǎng)、新浪網(wǎng)、搜狐網(wǎng)等媒體，報(bào)道了此項(xiàng)成果。
此項(xiàng)工作得到籍曉云教授海外高層次人才計(jì)劃專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的支持。
相關(guān)文章：
TianH*, Ji X*, Yang X*, Zhang Z, Lu Z, Yang K, Chen C, Zhao Q, Chi H, Mu Z, Xie W, Wang Z, Lou H, Yang H, Rao Z. (2016) Structural basis of Zika virus helicase in recognizing its substrates. Protein & Cell. 2016:1-9. (*equal contribution)
Tian H*, Ji X*, Yang X*, Xie W, Yang K, Chen C, Wu C, Chi H, Mu Z, Wang Z, Yang H. (2016) The crystal structure of Zika virus helicase: basis for antiviral drug design. Protein & Cell. 2016:1-5. (*equal contribution)
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com