戊型肝炎是最主要病毒性肝炎之一,由戊型肝炎病毒(HEV)感染导致,常引起大规模爆发流行。随着研究的深入,戊肝作为公共卫生问题和导致的临床疾病的危害性越来越突出。近年来大量证据表明戊肝同时是一种人兽共患疾病,猪是HEV的最主要动物宿主和人类戊肝的重要传染源。　　 由于缺乏有效的细胞培养模型或小动物模型,HEV感染及复制过程的分子机制一直未被阐明,HEV如何选择宿主、多种基因型却呈现单一的血清型等问题亦悬而未决。HEV ORF2编码的结构蛋白组装成HEV的衣壳,与病毒的吸附、穿入、致病性、宿主嗜性和病毒基因型及诱导宿主的免疫应答等作用紧密相关,开展对HEV衣壳蛋白的结构特征、重要免疫表位和宿主细胞受体的研究将有利于阐明HEV的结构基础、基因型特异性、感染入胞机制和致病机理等,进而为分子流行病学研究、诊断试剂和疫苗研制提供重要的信息和参考。　　 本论文通过X-射线晶体衍射技术解析基因1型和4型HEV的衣壳蛋白及其与中和抗体免疫复合物的晶体结构,并基于结构进行突变分析、细胞实验等功能研究,揭示了衣壳蛋白二聚化、中和表位关键氨基酸、基因型特异性本质等一系列的结构基础,使人们对戊型肝炎病毒的认识达到了近原子水平。　　 首先,获得首个1型HEV的E2s domain(aa459-606)的高分辨率晶体结构,分辨率为2.0(A)。结构显示,HEV突出结构域为典型的β桶状结构,形成紧密的二聚体,且呈现为崭新的折叠方式,无现有的同源蛋白,但与杯状病毒科病毒(SMSV,NV)突出结构域具有一定的相似性,提示可能具有共同的进化来源;丙氨酸扫描实验验证了二聚体相互作用界面疏水氨基酸的重要性,同时证实E2s的二聚化是中和表位形成的基础,中和表位位于E2s的凹槽区(Groove region),E2s可能参与病毒与细胞的相互作用。　　 其次,获得了4型HEV的E2s domain(E2sIv)晶体结构,分辨率达1.79A,对E2s和E2sIV进行结构比对显示,1型和4型的E2s结构差异主要位于凹槽区。根据本实验室已有的单抗,考察1、4型HEV的单抗反应谱,得到8株1型特异性抗体,其中单抗8C11为重要的免疫优势中和抗体,但倾向于中和1型HEV,而不中和4型HEV,可供进行中和表位及其基因型特异性研究。　　 最后,获得了第一个HEV抗原.抗体复合物(E2s-8C11 Fab)的晶体结构,分辨率为1.9 A,从而精确定位了该表位的结合氨基酸。定点突变研究表明,Arg512是HEV衣壳蛋白与8C11相互作用中最关键的氨基酸。通过细胞模型阐明了该中和表位在病毒-宿主识别中的作用机理。构建了E2sIV与8C11的复合物结构模型,与E2s-8C11复合物的结构比对揭示了1、4型HEV在8C11中和表位的结构差异仅为497位氨基酸中一个甲基的差异,即:Ser和Thr。生物传感器测定抗原抗体亲和力实验显示,8C11与1、4型衣壳蛋白的结合常数差异为2个log,且这种差异可通过Ser497和Thr497的基因型间互换进行反转。　　 综上所述,本论文运用了结构生物学、生物化学、分子生物学和细胞生物学等的关键方法,阐明了HEV衣壳蛋白二聚化、中和表位及基因型特异性的结构基础,从分子水平认识了HEV病毒粒子的基本结构单位、重要的免疫优势表位及基因型特异性的原子差异和作用机理,从而为戊肝病毒的生物学研究、戊型肝炎的分子流行病学、治病机理、受体研究、诊断方法以及戊肝疫苗的研制和质控提供了结构信息和理论基础,也为其他相关的病毒学研究开拓了研究思路、提供了技术借鉴。