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《武汉病毒所/生物安全大科学中心郑振华团队利用生物发光技术实现寨卡病毒体内感染的实时动态示踪》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： hujm
  • 发布时间：2020-10-14

  • 寨卡病毒（Zika virus，ZIKV）是一种虫媒病毒，目前主要流行于拉丁美洲及加勒比、非洲、东南亚和太平洋岛国等地区。我国目前已有寨卡病毒输入病例，存在发生本地传播的风险。ZIKV感染孕妇可引起胎儿和新生儿出现小头畸形、大脑弥散性钙化和巨脑室等先天畸形，感染成人可导致格林巴利综合症、脑膜脑炎和脊髓炎等多种神经疾病。迄今，对ZIKV复制与致病机理的研究仍十分欠缺；针对ZIKV感染尚无有效的抗病毒药物，也没有任何一种疫苗获得授权上市。因此，亟需一种可用于ZIKV体内感染机制研究的强大工具来应对其威胁。

    近日，中国科学院武汉病毒研究所/生物安全大科学研究中心郑振华研究员带领团队成员在Theranostics（《治疗诊断学》）上发表论文。他们利用一种可表达NanoLuc荧光素酶（Nluc）的寨卡报告病毒ZIKV-Nluc，首次实时动态地展示了ZIKV侵染小鼠机体组织器官以及垂直传播过程。

    生物发光技术可应用于病毒学研究领域，但复杂的病毒致病机制对其灵敏性提出了极高的要求。研究人员将Nluc基因插入ZIKV C基因编码区构建了ZIKV-Nluc报告病毒。通过空斑纯化使ZIKV-Nluc病毒中Nluc基因可稳定存在5代以上；并发现ZIKV具有极强的肠道嗜性，并且回盲结是ZIKV重要的感染靶点；证实了ZIKV的母婴垂直传播过程；并鉴定了一种免疫血清在体内的中和活性和抗病毒效果。本研究对开展ZIKV的传播、复制和致病性等基础研究以及血清学诊断、抗病毒药物筛选和疫苗研发等应用研究意义重大。

  • 原文来源：http://www.whiov.cas.cn/kxyj_160249/kyjz_160280/202010/t20201012_5715331.html;https://www.thno.org/v10p6430.htm
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相关报告

  • 《武汉病毒所/生物安全大科学中心揭示RNA病毒聚合酶具有一个与宿主适应相关的特征区域》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2021-01-13
    • RNA病毒编码的依赖RNA的RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase，简称RdRP）是一类独特的核酸聚合酶，在病毒基因组复制和转录过程中发挥核心作用，是抗病毒药物研究的热点靶标。病毒的RdRP由于可与其他功能域融合或与其他病毒蛋白共折叠，其整体结构多样性较高，但其催化核心区的三维结构则较为保守，因此RdRP兼具多样性和保守性。由于RNA病毒的宿主范围几乎囊括了所有细胞形式的生命体，在与不同宿主的共同进化过程中，RdRP作为RNA病毒最保守的蛋白，其与病毒的宿主适应性之间的关联并不清晰。 黄病毒包括乙型脑炎病毒（Japanese encephalitis virus，简称JEV）、登革病毒（dengue virus，简称DENV）、寨卡病毒、蜱传脑炎病毒（tick-borne encephalitis virus，简称TBEV）等多种人类致病病原，是一类分布广泛、种类繁多的单股正链RNA病毒，与丙型肝炎病毒和经典猪瘟病毒同属于黄病毒科。黄病毒大多由吸血节肢动物如蚊和蜱作为媒介传播，可引起人类脑炎或出血性疾病，对人类健康构成重大威胁。黄病毒的RdRP位于病毒编码的非结构蛋白NS5的羧基端，与氨基端的甲基转移酶（MTase）形成天然融合体。此前蚊传黄病毒的NS5已有多个三维结构报道，包括全长蛋白、MTase区和RdRP区的结构，而蜱传黄病毒NS5蛋白的全长结构及RdRP三维结构则未获解析。 中国科学院武汉病毒研究所龚鹏研究员团队长期从事病毒RdRP的催化与调控机制研究，该团队此前分别解析了JEV和DENV的NS5全长蛋白晶体结构（Lu and Gong, PLoS Pathog 2013; Wu et al., PLoS Pathog 2020），并与武汉病毒所张波研究员团队合作，系统性揭示了NS5的构象多样性和保守性以及MTase调控RdRP的分子机制（Li et al. PLoS Negl Trop Dis 2014; Wu, et al. J Virol 2015; Wu et al., PLoS Pathog 2020）。该团队近期解析了分辨率为1.9 埃的TBEV MTase晶体结构（PDB号7D6M，图1A）和分辨率为3.2埃的TBEV RdRP的晶体结构（PDB号7D6N，图1B），获得了首个蜱传黄病毒RdRP的三维结构信息。通过黄病毒RdRP的序列分析以及与结构已知的蚊传黄病毒RdRP的结构进行比较，发现在RdRP保守的催化基序（motif ）B和C之间存在一个值得关注的区域（以下称B-C连接区）。该区域位于RdRP手掌区的底部且暴露于蛋白表面，且在黄病毒属的不同宿主分类中具有明显的宿主相关多样性（图1B及图2）。 该团队设计了TBEV和JEV病毒间B-C连接区的替换突变，在酶学水平证实突变对RdRP催化功能不构成本质影响（图3，A-B）。团队通过与武汉病毒所王汉中研究员/郑振华研究员团队和张波研究员团队合作，在细胞水平分别评测了突变对TBEV和JEV的影响，结果表明在两种病毒体系中突变后的病毒不能维持在细胞中的增殖（图3，C-D）。这些结果提示B-C连接区很可能参与了RdRP催化以外与病毒增殖相关的重要过程。通过对正链、负链和双链RNA病毒中的代表性RdRP的B-C连接区进行结构与序列的系统分析，在RNA病毒大家族中进一步发现该区域在结构和序列长度方面具有较高的多样性（图4），提示RdRP的B-C连接区很可能是RNA病毒共有的一个宿主适应热点区域，此项研究为病毒RdRP的调控机制研究及RdRP相关的宿主适应研究提供了重要线索。 此项研究主要受到国家重点研发计划项目“畜禽重要病原共感染与协同致病机制研究”（2018YFD0500100，项目负责人为中国农业科学院上海兽医研究所丁铲研究员）和NSFC面上项目（31670154; 32070185）的支持。博士研究生杨婕妤和博士后景旭平为论文的共同第一作者，主要完成了结构与酶学研究工作，龚鹏、郑振华和张波为共同通讯作者，王汉中/郑振华团队的实验师易文富、硕士研究生姚琛和张波团队的博士后李晓丹分别完成了TBEV和JEV病毒学研究工作，相关论文近期于Nucleic Acids Research（《核酸研究》）上在线发表，原文链接为： https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa1250/6066638?guestAccessKey=c6d13ee0-287e-4d7b-97dc-01d9456423e7
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  • 《武汉病毒所/生物安全大科学中心在杆状病毒二硫键形成通路 研究中取得进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2022-12-12
    • 2022年12月5日，国际学术期刊Journal of Virology在线发表了中国科学院武汉病毒研究所胡志红、王曼丽团队的最新研究成果，论文题为“AC81 is a putative disulfide isomerase involved in baculoviral disulfide bond formation” (AC81作为潜在的二硫键异构酶参与杆状病毒二硫键的形成)。       二硫键的正确形成对蛋白质的结构和功能十分重要。细胞生物的二硫键形成一般由二硫键氧化形成和二硫键异构化两部分组成，即未折叠肽链经过氧化通路形成二硫键，其中错误形成的二硫键会经异构化重排，最终形成天然构象。一些大DNA病毒如痘病毒、非洲猪瘟病毒、杆状病毒等，需要依赖于病毒自身编码的二硫键形成通路完成其复制周期。目前尚揭示病毒编码的二硫键异构酶。       该团队前期鉴定了杆状病毒二硫键氧化形成通路中巯基氧化酶P33的首个底物蛋白PIF5，提出了杆状病毒二硫键形成通路的模式图。在此项研究中，利用结构预测分析，发现AC81蛋白具有二硫键异构酶的结构特征。利用非还原Western blot实验，发现ac81缺失时，PIF5的二硫键依然形成但构象异常，提示AC81可能作为二硫键异构酶发挥功能。通过构建一系列重组病毒，揭示了ac81的缺失或其关键位点的突变会对感染性BV的产生、ODV的装配及包埋、底物PIF5的正常构象等多方面产生明显影响。以上研究揭示了杆状病毒二硫键形成通路潜在的二硫键异构酶，并更新了杆状病毒二硫键形成通路的模式图（图1）。此前，ac81是感染节肢动物的核内大DNA病毒中保守存在的13个基因中唯一功能不清楚的基因，该研究揭示了AC81的功能，并提示由AC81和P33介导的二硫键形成通路是这类病毒中保守存在的古老机制。       该研究得到了国家自然科学基金（32200126和31570153）、中国科学院前沿科学重点研究项目（QYZDJ-SSW-SMC021）等项目的支持。武汉病毒所张环宇博士后为该论文第一作者，王曼丽研究员和胡志红研究员为共同通讯作者。 论文链接：https://doi.org/10.1128/jvi.01167-22
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