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发现埃博拉病毒入侵新机制

2016-05-30高福

科学 2016年2期
关键词:糖蛋白博拉结构域

[本刊讯]中国科学院微生物研究所、中国疾病预防控制中心高福研究团队在揭示埃博拉病毒入侵机制方面取得重要进展。此项成果发表于Cell,2016,164(1-2):258-268。

埃博拉病毒是一类囊膜病毒,其对宿主的入侵可分两个重要步骤。首先是病毒粘附到宿主细胞膜表面,然后是病毒通过细胞内吞,进入细胞内部而形成内吞体。在内吞体里,病毒发生膜融合过程,释放自身遗传物质。此前有研究发现,内吞体膜上一种NPC1分子是埃博拉病毒入侵所必需的,但这种分子如何介导病毒入侵一直是未解之谜。

高福研究团队进一步探索埃博拉病毒进入细胞后在内吞体里发生的入侵机制。NPC1分子是负责胆固醇转运的多次跨膜蛋白质,具有三个大的腔内结构域(A、C和I)。埃博拉病毒囊膜表面糖蛋白在内吞体里经过宿主蛋白酶——组织蛋白酶(cathepsin)的酶切处理,变成激活态糖蛋白,暴露出受体结合位点来与NPCI分子的腔内结构域C发生相互作用,从而启动后续的病毒膜融合过程,实现病毒的感染生活史。

高福团队率先解析了NPC1分子腔内结构域c的三维结构,发现其具有一个由α螺旋和β折叠组成的球状核心结构域和两个突出来的环状结构。随后,他们解析出激活态糖蛋白与腔内结构域C的复合物三维结构,发现结构域C主要利用两个突出来的环状结构插入激活态糖蛋白头部的疏水凹槽里,从而发生相互作用。这一重大发现提示了人们可以针对激活态糖蛋白头部的疏水凹槽设计小分子或多肽抑制剂,以阻断埃博拉病毒之入侵过程。进一步的分析发现,激活态糖蛋白与腔内结构域C结合后,会发生构象改变,使得糖蛋白的融合肽更易暴露出来,插入内吞体膜上以启动膜融合过程。这种病毒膜融合的新型激发机制,与此前病毒学家们熟知的4种病毒膜融合激发机制均有很大不同,是首次从分子水平得以证实的第五种病毒膜融合激发机制。

高福团队的成果既为抗埃博拉感染的治疗策略提供了启示,也是病毒学领域的一大突破。

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