清華新聞網(wǎng)10月28日電 委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒(Venezuelan equine encephalitis virus，簡稱VEEV)是一種可以感染人類和所有馬科動物的RNA包膜病毒，屬于甲病毒家族，可以通過蚊子以及氣溶膠傳播，引發(fā)進行性中樞神經(jīng)疾病和并發(fā)癥，嚴重可導致死亡。此病毒在南美洲有大量感染病例報道，目前尚無疫苗和有效治療藥物。鑒于其能引發(fā)中樞神經(jīng)疾病的危險性，VEEV被定為生物安全3級(BSL3)病毒。同時由于可經(jīng)氣溶膠高效傳播，美蘇在冷戰(zhàn)期間都對該病毒進行過生物武器化研究。近期，含A類結(jié)構(gòu)域的低密度脂蛋白受體3(LDLRAD3)被鑒定為VEEV的細胞受體分子，然而VEEV病毒與受體結(jié)合的分子機制尚不清楚。

　　10月13日，《自然》(Nature)期刊在線發(fā)表了清華大學醫(yī)學院向燁課題組和中國科學院生物物理研究所章新政課題組合作完成的研究論文“委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒與其受體LDLRAD3復(fù)合物結(jié)構(gòu)”(Structure of Venezuelan equine encephalitis virus in complex with its receptor LDLRAD3)。該工作解析了委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒(VEEV)以及其和受體分子LDLRAD3復(fù)合物3.0埃高分辨冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，揭示了甲病毒中核衣殼蛋白和糖蛋白相互作用的病毒顆粒組裝機制以及VEEV與受體特異性結(jié)合的分子機制。

　　圖1.委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒與細胞表面受體LDLRAD3結(jié)合示意圖

　　向燁課題組與章新政課題組合作，運用課題組前期發(fā)展的VEEV 假病毒粒子(VLP)制備方法以及新型重構(gòu)算法，成功解析了VEEV 假病毒粒子(VLP)以及其和受體復(fù)合物的高分辨冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。該復(fù)合物結(jié)構(gòu)展示了LDLRAD3蛋白的胞外區(qū)結(jié)構(gòu)域D1，通過疏水作用和極性作用插入到VEEV兩個相鄰病毒刺突糖蛋白E1/E2形成的裂縫之間，在病毒表面形成受體和E1/E2二聚體1：1的結(jié)合。通過結(jié)構(gòu)分析，鑒定了LDLRAD3-D1與VEEV結(jié)合的關(guān)鍵氨基酸殘基，并利用定點突變實驗驗證了結(jié)構(gòu)中觀察到的關(guān)鍵相互作用位點。同時發(fā)現(xiàn)其中LDLRAD3-D1第41位氨基酸的突變可以使受體與病毒的結(jié)合能力提升大約10倍, 具有作為VEEV高效抑制劑的潛能，基于此兩個課題組也聯(lián)合申請了相關(guān)發(fā)明專利。作為甲病毒家族的第一個高分辨結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)首次揭示了甲病毒突刺糖蛋白和核衣殼蛋白相互作用詳細分子基礎(chǔ)，并糾正了早期基于低分辨結(jié)構(gòu)的一些錯誤認知。

　　其它甲病毒例如基孔肯雅病毒與受體Mxra8的結(jié)合位置也部分位于刺突蛋白間的裂縫之中，但是基孔肯雅病毒在其刺突E蛋白間的裂縫處缺乏與LDLRAD3-D1形成關(guān)鍵鹽橋作用的氨基酸，顯示兩種甲病毒雖然結(jié)合受體分子部位部分重合，但是關(guān)鍵位點氨基酸的不同造成受體結(jié)合的選擇性差異。

　　同期《自然》期刊也刊登了來自美國圣路易斯華盛頓大學麥克·迪蒙德(Michael S. Dimond)與大衛(wèi)·弗里蒙特(Daved H. Fremont)研究組4.2埃分辨率VEEV與LDLRAD3復(fù)合物結(jié)構(gòu)研究。

　　中國科學院生物物理研究所章新政研究員、清華大學醫(yī)學院向燁研究員為該論文的共同通訊作者，向燁課題組博士研究生馬丙婷、章新政組博士研究生黃翠清和副研究員馬軍為論文的共同第一作者。這項工作得到了中國科技部重點研發(fā)項目和清華大學春風基金、國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略重點研究計劃、中國科學院前沿科學重點研發(fā)計劃的基金支持，此外還得到了北京生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心、北京結(jié)構(gòu)生物學高精尖創(chuàng)新中心、中科院青年創(chuàng)新促進會和北京市科技新星計劃的支持。