《武汉病毒所在人巨细胞病毒核衣壳出核研究方面取得进展》

  • 来源专题:中国科学院亮点监测
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2018-08-02
  •       近日,中国科学院武汉病毒研究所罗敏华课题组在HCMV核衣壳出核研究方面取得新进展,发现宿主细胞蛋白WDR5通过辅助形成出核复合体在HCMV核衣壳出核过程中具有重要作用。该工作在线发表于Journal of Virology。

      人巨细胞病毒(Human Cytomegalovirus,HCMV)是一种人群感染率极高的病毒。先天性HCMV感染是新生儿出生缺陷最常见的感染性病因,可导致胎儿神经发育异常;潜伏感染的激活常引起移植受者致死性感染。WDR5属于含WD40重复蛋白家族,其序列高度保守,在多种细胞重要生理进程的调控中具有重要作用。有报道表明WDR5在仙台病毒(RNA病毒)感染中具有抗病毒效应,但该蛋白在HCMV感染过程中的作用尚不清楚。该研究发现,HCMV感染成纤维细胞通过抑制宿主蛋白WDR5的泛素化降解途径等,进而上调其蛋白水平。深入研究发现,过表达WDR5仅轻微上调HCMV病毒粒子的产生;敲低WDR5对于病毒进入宿主细胞、病毒基因组复制、病毒基因表达以及核衣壳的形成均无明显影响,但能够显著抑制感染性病毒粒子的产生。对HCMV复制的晚期步骤进行深入研究,发现敲低WDR5使得HCMV出核复合体(NEC)的形成受损;电镜观察进一步明确了出核的关键位点——核内膜内折(IINM)——显著减少,且IINM中的核衣壳数量显著下降,进而造成胞质中成熟的病毒粒子数量也显著下降;而重建WDR5的表达水平即可恢复HCMV感染性病毒粒子的产生。

      该研究首次揭示了WDR5在HCMV(DNA病毒)复制周期中所起的作用及其机制,加深了对该类重要病原病毒复制过程的认识,也为抗病毒药物的研发提供了新的思路。武汉病毒所神经病毒课题组博士研究生杨波为第一作者,罗敏华、赵非为共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金以及国家重点基础研究发展计划(“973”计划)的支持。后续关于HCMV对WDR5的调控研究正在进行中。

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    • 来源专题:中国科学院亮点监测
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2018-08-01
    •         2015年6月伊始,寨卡病毒(Zika Virus,ZIKV)在美洲大规模流行,导致大批婴儿脑发育不全。截至目前,针对ZIKV的感染,尚没有获得授权的疫苗上市,也没有特异性的抗病毒治疗措施。近期,中国科学院武汉病毒研究所研究员王汉中团队成功利用合成工程技术研制出新型ZIKV弱毒疫苗。   合成减毒病毒工程技术(synthetic attenuated virus engineering,SAVE),又称为“密码对去优化技术”,在不改变氨基酸种类及尽可能不影响RNA空间结构的情况下,提高病毒基因组中罕见的密码对所占的比例,从而降低病毒的复制翻译效率,使病毒致病性减弱。该技术制备弱毒疫苗具有周期短、安全以及免疫原性强等特点。   研究人员利用反向遗传学操作技术成功拯救出三株致弱的寨卡病毒(Min E, Min NS1和Min E+NS1)。其中Min E+NS1的基因组中引入了2568个同义突变,单次免疫后就可以刺激小鼠产生高滴度中和抗体,诱导产生清除性的免疫,获得完全的攻毒保护,并且可以阻止ZIKV通过母体垂直传播给子代。由于基因组中含有成百上千的同义突变,回复突变的风险极低。     该研究证明利用密码对去优化技术可以将ZIKV高效地致弱,MinE+NS1具有潜力成为一种安全的疫苗候选,预防ZIKV的感染。研究成果在病毒学杂志Journal of Virology上在线发表(doi: 10.1128/JVI.00701-18.),武汉病毒所2014级博士生李朋辉为论文第一作者,王汉中与青年研究员郑振华为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会的支持。
  • 《生物物理所等首次解析2型单纯疱疹病毒核衣壳高分辨率结构》

    • 来源专题:中国科学院亮点监测
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2018-08-02
    • 近日,中国科学院院士饶子和团队研究员王祥喜、湖南师范大学教授刘红荣、中国科学院生物物理研究所研究员章新政、中国食品与药品检定研究院教授王军志等合作,首次解析了疱疹病毒α家族的2型单纯疱疹病毒(HSV-2)核衣壳的3.1Å原子分辨率结构,阐明了核衣壳蛋白复杂的相互作用方式和精细的结构信息,并提出了疱疹病毒核衣壳的组装机制,为进一步研究病毒核衣壳与包膜蛋白的组装以及疱疹病毒的抗病毒治疗奠定了基础。相关研究成果以 Cryo-EM structure of a Herpesvirus capsid at 3.1Å 为题,于4月6日发表在《科学》(Science)上。   疱疹病毒是在世界范围内广泛传播的一大类病毒,包含病毒种类众多,能够感染人类在内的多种哺乳动物。疱疹病毒在感染人体后可引发口腔和生殖器疱疹、水痘、带状疱疹等多种疾病,甚至引起多种免疫系统疾病、脑炎以及癌症等发生。疱疹病毒在世界范围内广泛传播,以单纯疱疹病毒为例:世界卫生组织2017年1月数据显示,全球约有42亿50岁以下的人(约80%)感染单纯疱疹病毒(HSV-1和HSV-2)。疱疹病毒有着独特的潜伏-再活化机制,可关闭其大部分活动状态的基因,只在特定的潜伏阶段打开特定的少数基因,并在合适的条件下恢复活性,重新进入增殖过程。这种潜伏-再活化机制使由疱疹病毒感染产生的疾病难以完全治愈,患者通常将终生携带病毒。   疱疹病毒直径约为200nm,包含表面囊膜、蛋白质中间层(tegument proteins)、核衣壳颗粒和DNA核心四层结构。其中,核衣壳的直径约为125nm,在病毒的复制、组装、成熟以及侵染过程中都起到非常重要的作用。核衣壳包含A、B、C三类,三类核衣壳均为非标准正二十面体。A型核衣壳内部为空,不包含其他蛋白和病毒基因组;B型核衣壳内部包含支架蛋白;C型核衣壳内部包含病毒基因组,并可以逐渐成熟,成为具有侵染增殖活性的成熟病毒。过去20年,许多科学家试图用冷冻电镜技术解析疱疹病毒核衣壳的三维结构,然而由颗粒尺寸太大而导致的冰层过厚、信噪比降低和埃瓦尔德球效应,为高分辨信息的重构带来技术瓶颈。   该研究以HSV-2衣壳颗粒为研究对象,利用最新开发的冷冻电镜单颗粒重构的计算方法“分区计算法”和“欠焦值修正法”,解析了3.1Å的核衣壳B颗粒,并搭建了结构模型,详细分析了核衣壳中各结构蛋白的构象变化与蛋白之间的相互作用关系,阐释了病毒核衣壳早期组装的机制,为后续研究核衣壳在神经细胞的运输提供了扎实的结构基础。针对“大尺度颗粒”的重构方法的应用,使得冷冻电镜结构解析的应用范围进一步推广,巨型病毒颗粒或亚细胞系级的超大蛋白质复合物的单颗粒重构可以实现近原子分辨率,将进一步推动结构生物学的进步与发展。鉴于核衣壳结构在疱疹病毒中的重要性和保守性,针对疱疹病毒核衣壳结构的药物设计与分子筛选,该研究所解析的核衣壳结构能够为广谱性药物的研制提供结构基础。   饶子和团队博士研究生袁帅、王佳灵,章新政课题组博士研究生朱东杰为论文共同第一作者。王祥喜、章新政、刘洪荣、王军志、饶子和为论文共同通讯作者。生物物理所研究生王男、博士高强,湖南师范大学研究生陈文沅、唐豪参与了该研究部分工作。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划、中国科学院战略性先导科技专项等的资助。