论文部分内容阅读
寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)属于黄病毒科(family Flaviviridae)的黄病毒属(genus Flavivirus),是一种通过节肢动物传播的病毒(虫媒病毒)。在1947年首次从猕猴身上分离出寨卡病毒后,1954年人类感染寨卡病毒首次在尼日利亚(非洲中西部国家)被报道。半个世纪以来,记录在册的不到20例人感染病例,而且大多数都是来自于黄热病毒的血清学调查。在非洲的虫媒病毒研究和在亚洲发热病况的研究期间,从多种不同类型蚊子中分离出了寨卡病毒。首次被报道的寨卡热的暴发在位于西太平洋上的密克罗尼西亚岛群中的雅浦岛;在此之后,2013年和2014年又出现了更大规模的流行性疫情,疫情发生于南太平洋的法属波利尼西亚,大约有三万例症状感染者。之后疫情在一些小太平洋岛屿暴发过,有2014年的新喀里多尼亚岛、库克群岛和复活节岛,以及2015年的瓦努阿图岛、所罗门群岛、萨摩亚群岛和斐济。2015年,寨卡病毒首次出现在美国(三月份出现在巴西),到2016年1月底,寨卡病毒已经波及美洲南部、中部和北部以及加勒比海的超过20个国家或地区。11月份,西非的佛得角共和国寨卡病毒疫情暴发。寨卡病毒的感染被描述会伴随着严重的神经性并发症:在法属玻里尼西亚成人中表现为吉兰-巴雷综合征(Guillain-Barrésyndrome),在巴西新生儿中表现为小头症。 一般认为,靶向病毒组分的抗病毒药物研发是一种更加安全的策略,因为这种策略能够使宿主体内代谢稳态可能受到的干扰最小化。目前,在药物设计过程中,针对以E蛋白和不同NS蛋白为靶点的抗病毒化合物的研发存在很多局限性,如化合物的选择性差、药物动力学参数不及预期、稳定性差、渗透性差、基于细胞实验的无活性、低效等。衣壳C蛋白可以作为一种有前景的靶标,因为它在寨卡病毒生态学中扮演中至关重要的作用。C蛋白在寨卡病毒生命周期中,参与着包裹病毒遗传物质核衣壳的组装以及病毒复制过程中通过结合胞内蛋白来调节细胞代谢、凋亡及细胞的免疫响应。而组装过程C蛋白的结构、以及基因组组装时基因是如何靶向衣壳蛋白上的位点是该领域主要的难题。C蛋白结构的解析将有可能会帮助人们对寨卡病毒致病机理提供突破性的认识,因此,对ZIKV的C蛋白结构的解析及其功能实验的研究显得非常重要。 本实验着重研究解析了寨卡病毒C蛋白的结构,获得1.9(A)分辨率的数据。寨卡病毒C蛋白为二聚体,每个单体含有四个α螺旋区域和一个长的pre-α1loop区。在与其他解析出来的WNV(West Nile virus)C蛋白、DENV(dengue viruses)C蛋白相比较发现,该独特的pre-α1loop区赋予寨卡病毒拥有特别的疏水特征。同时,实验发现寨卡病毒C蛋白具有结合不同类型核酸片段的能力,包括单链、双链的DNA和RNA片段。通过共聚焦显微镜验证了寨卡病毒衣壳蛋白能够与脂滴(LD)相互作用,并且pre-α1loop上氨基酸F27,K31和R32的突变会导致衣壳蛋白与脂滴结合能力的丧失。通过靶向闭塞顶部“层面”形成腔体,来阻止ZIKVC蛋白与脂滴的相互作用,进而阻断ZIKV的复制,或许可以成为一种病毒抑制剂的新研发途径。通过对ZIKV C蛋白结构的分析得知,α4螺旋区具有高度正电荷表面,该区域对于结合核酸起着重要的作用。这些发现都将极大提升我们对寨卡病毒C蛋白的认识,也为靶向C蛋白的抗病毒药物提供了理论基础。 关于HIV免疫相关分子的两项研究中:其一,多聚谷氨酰胺结合蛋白1(PQBP1)是HIV-1感染树突细胞时应激依赖环化鸟苷单磷酸-腺苷单磷酸合成酶(cGAS)先天免疫响应通路中的cGAS的临近受体。正如一级结构预测蛋白氨基酸序列内部无规则性结果那样,PQBP1全长蛋白的结晶工作具有挑战性。它与cGAS存在某种相互作用,经过本实验现有的实验结构并未发现PQBP1能够在体外直接与cGAS相互结合,虽然cGAS有结合核酸的能力,但是PQBP1在与之前报道的Y状结构DNA片段的体外柱层析结合实验中,并未发现两者存在相互作用;其二,通过酵母表面展示技术筛选出的HIV-1囊膜蛋白gp120截短体V61蛋白,其作为抗原表位与VRC01抗体结合时,具有比gp120更强的亲和力,本研究希望通过解析V61与VRC01抗体的结构形态,比较与之前解析的gp120和VRC01抗体的结构形态,来阐明结合能力增强的分子机理。但是,由于V61蛋白处于gp120高度的糖基化区域,对于蛋白的结晶工作带来了困难,本实验未能实现复合物晶体的结晶。