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《研究揭示登革病毒在体内的复制机制》

  • 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：2019-05-13

  • 根据5月9日在 PLOS Pathogens上发表的一项研究，登革病毒的非结构蛋白1（NS1）与另一种称为NS4A-2K-4B的病毒蛋白相互作用，以实现病毒复制。正如作者所指出的，该研究中提供的遗传图谱为设计靶向NS1的抗病毒药物提供了一个起点，其目的是抑制病毒复制以及严重的疾病。

    登革热病毒是最常见的蚊子传播的人类病原体之一。尽管登革热相关疾病具有严重的社会经济影响，但唯一获得许可的疫苗疗效有限，无法进行抗病毒治疗。 NS1由感染细胞分泌，抵消抗病毒免疫反应，并有助于登革热的严重临床表现。此外，NS1对病毒复制周期至关重要，但其潜在的分子机制尚不清楚。为了解决这一知识差距，Bartenschlager及其同事使用遗传，生物化学和成像方法的组合来确定NS1在病毒复制周期中的作用。

    研究人员在NS1中发现了一组氨基酸残基，这对于这种蛋白质的有效分泌非常重要。此外，他们发现了NS1与病毒蛋白NS4A-2K-4B前体之间的新型相互作用;这种相互作用是病毒RNA复制所必需的。研究人员还证明，NS1是感染细胞中膜状登革病毒复制细胞器生成所必需的。该功能不需要RNA复制，并且独立于NS1与NS4A-2K-4B的相互作用。总之，该结果提供了NS1在病毒RNA复制中的作用的新见解，并建立了该蛋白质的多种功能所需的NS1中残基的遗传图谱。

  • 原文来源：https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1007736
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  • 《PLoS Pathog：首次揭示奥罗普切病毒在人细胞中的复制机制》
    • 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：2018-08-17
    • 人们对来自病毒科Peribunyaviridae的病毒复制机制知之甚少。从公共卫生的角度来看，它们是重要的病原体。在巴西，在病毒科Peribunyaviridae中，仅奥罗普切病毒（Oropouche virus）感染引起疾病，而导致出血热的拉克罗斯脑炎病毒（La Crosse encephalitis virus）和克里米亚刚果病毒（Crimean Congo virus）在世界其他地区流行。此外，这个病毒科的其他一些成员在牛群中引发疾病。 奥罗普切病毒感染的症状类似于登革热病毒感染引起的登革热，主要包括关节疼痛、关节痛、眼后疼痛和高烧。与登革热不同之处在于，在大约一半的奥罗普切病毒感染病例中，这种疾病在症状改善之后复发。 奥罗普切病毒是由一种被称作Culicoides paraenses的蠓科小蝇传播的。据估计，在巴西亚马逊地区的村庄和城镇爆发了50万例病例，但是这种病毒也已出现在该国的其他地区。专家们认为它是一种新出现的病毒。 这种疾病肯定被低估了，这是因为它经常与其他的虫媒病毒混淆在一起。此外，体外实验已表明奥罗普切病毒能够感染小鼠和仓鼠中的神经元。令人担忧的是，科学家们并不知道从长远来看，这种病毒感染是否会对神经系统造成损伤和造成多大的损伤。这种病毒似乎能够感染多种类型的细胞。换言之，它成功地与位于人细胞表面上的不同受体相互作用。但是，迄今为止，人们并不知道这些受体的身份。 在一项新的研究中，为了研究奥罗普切病毒在人细胞中的复制机制，来自巴西圣保罗大学和德国图宾根大学医院的研究人员利用源自人宫颈癌细胞的HeLa细胞在体外开展实验。一旦这些细胞被奥罗普切病毒感染，这种病毒就开始产生招募宿主ESCRT蛋白复合物到高尔基体外膜上的蛋白。ESCRT蛋白复合物随后推压高尔基体外膜，导致它破裂，从而携带着病毒基因组进入高尔基体中。因此，这种病毒在高尔基体内复制。随后可能发生的情况是在一段时间后，发生变化的充满着病毒的高尔基体与细胞膜融合，从而将这些病毒释放到胞外基质中。相关研究结果近期发表在PLoS Pathogens期刊上，论文标题为“ESCRT machinery components are required for Orthobunyavirus particle production in Golgi compartments”。论文通信作者为圣保罗大学的Eurico Arruda和Luis L. P. daSilva。 图片来自PLoS Pathogens, doi:10.1371/journal.ppat.1007047。 已知其他的病毒也会招募ESCRT蛋白复合物用于复制。比如，作为导致艾滋病的病原体，HIV利用ESCRT蛋白复合物跨过将胞外基质和胞内基质分隔开的细胞膜。然而，在这项新的研究中，这些研究人员首次发现奥罗普切病毒通过招募ESCRT蛋白复合物侵入高尔基体中进行复制的新机制。 高尔基体是由一系列堆叠在一起的膜和囊泡组成的，它的主要功能是加工、储存和分送核糖体中产生的蛋白。daSilva说，“我们并不确切地知道对高尔基体的劫持是如何影响宿主细胞的，但是HeLa细胞在遭受感染大约36小时后死亡。” 在之前的一项研究中，Arruda及其团队证实奥罗普切病毒产生一种被称作NSs的蛋白，这种蛋白诱导宿主细胞凋亡。Arruda说，“这种蛋白不是这种病毒结构的一部分，而且我们不知道通过细胞凋亡杀死宿主细胞如何有益于这种病毒，但它可能是一种防御机制的结果。分离出的NSs蛋白能够导致细胞凋亡，比如，它可能被用来杀死肿瘤细胞。” 潜在靶标 在这项新的研究中，这些研究人员在实验室中对HeLa细胞进行基因操纵，使得它们不再表达一种重要的被称作Tsg101的ESCRT蛋白。为此做到这一点，他们采用了RNA干扰技术，即一种通过导入短RNA序列到细胞中来阻断基因表达的方法。 daSilva说，“这种干预使得HeLa细胞更强有力地抵抗奥罗普切病毒感染。它们需要更长的时间才能死亡，而且具有更少的病毒载量。已存在抑制Tsg101的实验性药物，而且我们如今要测试它们抵抗奥罗普切病毒感染的能力。”他补充道，鉴于Tsg101在人细胞的正常功能中起着关键的作用，因此可能无法使用抑制它或其他的ESCRT蛋白的药物来治疗患者。毕竟，不良副作用的风险可能是相当大的。 这些研究人员计划确定奥罗普切病毒产生哪些蛋白来招募ESCRT复合物。daSilva说，“它们可能也是值得探究的阻止这种感染的潜在靶标。”
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  • 《研究揭示靶向NS1的黄病毒广谱保护性抗体作用机制》
    • 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：2021-01-10
    • 1月8日，中国科学院院士、中国科学院微生物研究所/中国科学院北京生命科学研究院研究员高福研究组，微生物所研究员施一研究组与澳大利亚昆士兰大学教授Paul R. Young、博士Daniel Watterson研究组合作，在Science发表了题为A broadly protective antibody that targets the flavivirus NS1 protein的研究论文，发现了一株对多种黄病毒都有保护效果的单克隆抗体1G5.3，并首次揭示了NS1广谱保护性抗体的作用机制，指出黄病毒非结构蛋白NS1可以作为通用疫苗设计的新靶点，有效避免ADE效应。 黄病毒是一类主要通过蚊媒传播的病毒，包括有登革病毒（DENV）、西尼罗病毒（WNV）及寨卡病毒（ZIKV）等，在热带、亚热带地区流行，危害大。目前，针对大多数黄病毒，未有有效的抗病毒药物和疫苗。开发广谱保护性疗法和疫苗成为黄病毒防控领域的关键且未实现的目标。之前的黄病毒治疗靶标和疫苗设计主要聚焦在病毒囊膜表面的E蛋白，高福团队于2016年解析了靶向E蛋白且能交叉保护寨卡病毒的单克隆抗体2A10G6的作用机制，并从中国寨卡康复病人体内鉴定出高效、特异的靶向寨卡病毒E蛋白的单克隆抗体。然而，E蛋白诱导的抗体保护范围有限，更重要的是，登革病毒感染以及疫苗研发过程中，发现E蛋白免疫会诱导产生有交叉反应性而中和能力差的抗体，当机体感染不同类型登革病毒时，这些抗体会产生抗体依赖增强（ADE）效应，反而会导致更加严重的感染。这对开发安全有效的广谱疫苗造成了挑战。 寨卡病毒等黄病毒共编码10种蛋白，其中非结构蛋白NS1是病毒唯一分泌并与宿主相互作用的重要蛋白，在病毒复制、致病及免疫逃逸中起关键作用。NS1在细胞内形成同源二聚体，与胞内膜系统的脂类结合，参与病毒复制，同时NS1还可形成由3个二聚体组成的同源六聚体，以可溶性形式分泌于胞外，与宿主免疫系统及其他宿主因子相互作用，帮助病毒免疫逃逸以及加强致病性。2016年至2017年，高福和施一研究团队解析了寨卡病毒NS1的C端分子结构，揭示了不同黄病毒NS1存在不同的表面电荷分布，随后解析了寨卡病毒NS1全长蛋白的二聚体结构，发现了NS1膜结合的关键区域，从结构上对NS1有了更深入的认识。2015年，Paul R. Young研究组发现DENV NS1是DENV的关键致病因子，可通过激活TLR4通路破坏血管内皮细胞层的完整性，或与登革患者的血管渗漏症状有关。NS1由感染细胞分泌，并在感染患者的血液中大量存在，因此靶向NS1的抗体可以通过抑制NS1的功能起到抗病毒的效果。以往研究发现，在多种黄病毒感染模型中，接种了NS1疫苗的小鼠可以免受病毒的致命攻击。NS1蛋白与E蛋白不同，不位于病毒表面，因此NS1抗体带来的ADE风险很低。尽管这些特征表明NS1是很有希望的疫苗和治疗性抗体靶点，但广谱性NS1抗体介导保护的范围和作用机制仍不清楚。 在这些研究基础上，研究人员希望能找到靶向NS1的广谱干预手段，从而达到广谱抗多种黄病毒的目标。研究筛选到一株单克隆抗体1G5.3，发现其对DENV及ZIKV的NS1都有结合。通过结构生物学手段，分别解析了1G5.3跟DENV-2及ZIKV NS1的复合物结构，发现其结合在NS1 C端 β梯形结构域的顶端，因此既能结合NS1二聚体，也能结合分泌到细胞外的NS1六聚体（图1）。
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