近日來自美國普渡大學(xué)和法國巴斯德研究所的兩個(gè)科研小組揭示了病毒在侵入并與宿主細(xì)胞融合過程中蛋白質(zhì)在原子層次上排布的情況,，證實(shí)其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)可隨酸度變化而改變從而啟動(dòng)感染。兩篇研究論文均發(fā)表在12月2日的《自然》（Nature）雜志上,。
“這一發(fā)現(xiàn)代表了一個(gè)里程碑，”普渡大學(xué)生物學(xué)教授Michael Rossmann說,。
普渡大學(xué)的研究論文是由Michael Rossmann和實(shí)驗(yàn)室的博士后研究人員Long Li,，以及普渡大學(xué)生物學(xué)系教授及主任Richard Kuhn及其實(shí)驗(yàn)室博士后研究人員Joyce Jose共同完成。
Rossmann說：“我們的研究目的在于精確了解病毒感染人類和其他宿主的機(jī)制,，從而更好地開發(fā)出疫苗和抗病毒藥物,。”
研究的焦點(diǎn)集中在甲病毒屬上。甲病毒屬是一個(gè)病毒家族包括東部馬腦炎病毒和基孔肯病毒,，主要是通過蚊子和蜱傳播,。研究人員對(duì)構(gòu)成病毒外殼80個(gè)刺突樣結(jié)構(gòu)的成分——兩個(gè)“包膜蛋白”進(jìn)行了研究。
“病毒的刺突上包含了感染細(xì)胞受的所有結(jié)構(gòu),，”Rossmann說道,。
在過去幾年里研究人員已經(jīng)獲得了包膜蛋白1（E1）的結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家們?cè)谶^去的研究中鑒定了關(guān)于E2的普遍特征,，例如其在蛋白復(fù)合物中的定位，然而對(duì)于E2的結(jié)構(gòu)卻知之甚少,。在新研究中普渡大學(xué)的研究人員揭示了包膜蛋白2（E2）的結(jié)構(gòu)以及E1-E2結(jié)合復(fù)合物的原子結(jié)構(gòu),。
病毒通過受體結(jié)合蛋白E2附著并進(jìn)入到宿主細(xì)胞，在宿主細(xì)胞內(nèi)病毒遇到酸性環(huán)境,，從而誘導(dǎo)蛋白復(fù)合物結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,。這些改變使得病毒與細(xì)胞膜融合所需的E1部分暴露出來，從而形成一個(gè)“融合孔”的結(jié)構(gòu),，病毒的遺傳物質(zhì)通過“融合孔”轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞,。一旦被病毒感染，宿主細(xì)胞就會(huì)在其后產(chǎn)生新的病毒顆粒,。
研究人員發(fā)現(xiàn)E2存在三個(gè)“結(jié)構(gòu)域”,，當(dāng)其進(jìn)入到酸性環(huán)境時(shí)通過置換其中的一個(gè)結(jié)構(gòu)域從而與細(xì)胞膜進(jìn)行融合?？茖W(xué)家們利用先進(jìn)的成像技術(shù),，包括冷凍電子顯微鏡技術(shù)和X-射線衍射晶體分析法揭示了這些病毒的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),。
由Rossmann和Kuhn領(lǐng)導(dǎo)的科研小組從事甲病毒屬的研究工作已經(jīng)有15年了，新研究工作得到了美國國立衛(wèi)生研究所的資金資助,。目前這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)正在致力開發(fā)對(duì)抗甲病毒屬和蟲媒病毒的疫苗和抗病毒藥物,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Nature doi:10.1038/nature09546
Structural changes of envelope proteins during alphavirus fusion
Long Li,Joyce Jose,Ye Xiang,Richard J. Kuhn& Michael G. Rossmann
Alphaviruses are enveloped RNA viruses that have a diameter of about 700?? and can be lethal human pathogens1. Entry of virus into host cells by endocytosis is controlled by two envelope glycoproteins, E1 and E2. The E2–E1 heterodimers form 80 trimeric spikes on the icosahedral virus surface1, 2, 60 with quasi-three-fold symmetry and 20 coincident with the icosahedral three-fold axes arranged with T = 4 quasi-symmetry. The E1 glycoprotein has a hydrophobic fusion loop at one end and is responsible for membrane fusion3, 4. The E2 protein is responsible for receptor binding5, 6 and protects the fusion loop at neutral pH. The lower pH in the endosome induces the virions to undergo an irreversible conformational change in which E2 and E1 dissociate and E1 forms homotrimers, triggering fusion of the viral membrane with the endosomal membrane and then releasing the viral genome into the cytoplasm3, 4. Here we report the structure of an alphavirus spike, crystallized at low pH, representing an intermediate in the fusion process and clarifying the maturation process. The trimer of E2–E1 in the crystal structure is similar to the spikes in the neutral pH virus except that the E2 middle region is disordered, exposing the fusion loop. The amino- and carboxy-terminal domains of E2 each form immunoglobulin-like folds, consistent with the receptor attachment properties of E2.
