《Science | 鉴定麻疹病毒融合蛋白构象中和抗体》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-06-29
  • 2024年6月28日,拉霍亚免疫学研究所Erica Ollmann Saphire、哥伦比亚大学Matteo Porotto共同通讯在Science发表题为A neutralizing antibody prevents postfusion transition of measles virus fusion protein的文章,鉴定了一种人嵌合单克隆抗体(mAb 77),可以通过阻止病毒融合蛋白F的关键后融合转变,强有力地抑制MeV感染。

    融合蛋白F在病毒生命周期中扮演着至关重要的角色,它使病毒能够与宿主细胞膜融合并进入细胞内部。该研究表明,mAb 77靶向F蛋白的前融合状态,从而防止了膜融合和病毒进入所需的构象变化。研究人员利用冷冻电子显微镜(cryo-EM)阐明了前融合(prefusion)F蛋白的结构,无论是单独存在还是与mAb 77结合。他们发现,F蛋白中的自然点突变允许其以前融合状态的形式产生,这对于表征抗体与病毒之间的相互作用至关重要。2.11 ?分辨率的前融合F蛋白结构提供了对融合过程中发生的构象变化的见解。

    此外,该研究还表明,mAb 77与前融合F蛋白结合,将其锁定在一个中间状态,并阻止其转变为后融合(postfusion)构象。这一发现得到了后融合F蛋白结构的支持,该结构揭示了促进膜融合的显著结构重排。mAb 77结合界面在MeV变体中的保存表明,这种抗体可能对广泛的MeV株有效。mAb 77能够中断融合级联反应,导致三聚体解体。这种作用机制不仅中和了病毒,而且还为了解病毒融合过程提供了信息,这可能有助于其他利用类似融合策略的病原体治疗方法的开发。

    总之,该研究详细阐述了mAb 77如何通过靶向融合蛋白F的前融合状态来中和MeV。这些知识可能会为开发新的疗法铺平道路,这些疗法利用中和抗体的力量来对抗麻疹以及其他潜在的病毒性疾病。这些发现代表了抗击麻疹斗争中的一个重要步骤,并为开发更有效的抗病毒策略带来了希望。

  • 原文来源:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adm8693
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  • 《Science:新研究揭示尼帕病毒附着糖蛋白的结构和抗原性》

    • 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:2022-03-08
    • 在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学等研究机构的研究人员针对尼帕病毒(Nipah virus, NiV)和亨德拉病毒(Hendra virus, HeV)如何攻击宿主细胞以及试图对抗这种攻击的免疫反应提供了新细节。这些结果指明了预防和治疗这些致命疾病的多管齐下的策略。相关研究结果于2022年3月3日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Architecture and antigenicity of the Nipah virus attachment glycoprotein”。 尼帕病毒和亨德拉病毒属于亨德拉尼帕病毒属(henipavirus, HNV),都是由原产于世界某些地区的蝙蝠携带。这些亨德拉尼帕病毒会在物种之间跳跃,并能感染许多其他哺乳动物,包括人类。它们引起脑部炎症和呼吸道症状。感染这些病毒的人有50%至100%的机会死亡。已经有一种疫苗被批准用于马身上,一种改良版的疫苗进入了人体临床试验。 马可以通过唾液和鼻腔分泌物将可能因吃了被蝙蝠污染的水果而感染的亨德拉病毒传播给它们的照料者。一种实验性的、但尚未被批准的、有望对抗尼帕病毒和亨德拉病毒的交叉反应性抗体已被提供给15个有高风险接触的人。这是在紧急同情使用准则下进行的。这种抗体正在澳大利亚进行一项临床试验,它刚刚完成第一阶段的测试。目前还没有获批用于人类的疫苗或药物来对抗这些亨德拉尼帕病毒,除了支持性护理,患者能够克服这类病毒感染的希望是有限的。 在几个月前发现一种新的亨德拉病毒毒株后,设计拯救生命的预防措施和治疗方法的新尝试变得更加紧迫。在过去20年里,孟加拉国几乎每年都会爆发尼帕病毒疫情。在印度和菲律宾也出现了这种疾病。在非洲的人和狐蝠中已经检测到了抗亨德拉尼帕病毒抗体。据估计,世界上有20亿人生活在由蝙蝠或中间动物载体传播的亨德拉尼帕病毒可能构成威胁的地区。 论文通讯作者、华盛顿大学医学院生物化学副教授David Veesler博士研究了蝙蝠对许多危险病毒的免疫力,并对冠状病毒、其他相关病毒和亨德拉尼帕病毒的感染性复合物进行分子结构和功能研究。他的实验室还研究了抗体和病毒的相互作用,为设计这两种病毒的抗病毒药物和疫苗提供了线索。论文第一作者为华盛顿大学生物化学研究生Zhaoqian Wang。 这些作者解释说,尼帕病毒和亨德拉病毒通过协同发挥作用的附着糖蛋白(attachment glycoprotein, G)和融合糖蛋白(fusion glycoprotein, F)进入宿主细胞。这些糖蛋白是抗体防御系统的关键靶标。 通过低温电镜,这些作者能够确定尼帕病毒的感染性复合物的一种关键组成部分在与一种广泛中和抗体的一个片段相互作用时的结构。他们还观察到抗体混合物在一起时能更好地解除尼帕病毒的武装。在一组针对亨德拉病毒的抗体中也观察到了类似的协同效应。这种组合使用的力量也有助于阻止出现逃逸突变体,以避开抗体反应。 对接种了尼帕病毒感染性复合物的一种关键部分的实验室动物的抗体反应进行研究,提供了重要信息。该分析表明病毒受体结合蛋白的哪个区域在激发免疫反应方面起主导作用。 这些作者说,在这项研究之前,关于亨德拉尼帕病毒负责激发抗体反应的一种关键部分(称为HNV G蛋白)的结构,目前尚无任何资料。这种信息的缺乏是理解免疫力和改进候选疫苗设计的一个障碍。 如今,这些作者发现了HNV G蛋白的三维结构和一些构象动态,这可能更接近于构建一种模板来开发新的和改进的疫苗。在对更复杂的发现的简化描述中,HNV G蛋白结构的一个重要部分有一个颈部和四个头部。四个头部中只有一个将它的受体结合点转向潜在宿主细胞的方向;另外三个则转向病毒膜的方向。这使病毒结构可以自由地重新调整头部的方向,以便与宿主受体结合。 这些作者指出,该结构然后“采用了一种独特的两头朝上和两头朝下的构象,与任何其他副黏液病毒附着糖蛋白不同”。副黏液病毒是一个大型的单链RNA病毒家族。它们会导致几种不同类型的疾病,其中大多数是通过呼吸道飞沫传播的。它们包括麻疹、腮腺炎、犬瘟热、副流感和新近从动物传染给人类的亨德拉尼帕病毒疾病。 在研究对尼帕病毒和亨德拉病毒附着糖蛋白的抗体反应的性质时,这些作者探究了用这种糖蛋白免疫的两种动物。强效的、多样化的中和抗体反应随后出现了。他们发现它的头部结构域是免疫诱导的抗体中和的主要(如果不是唯一的)靶标,即便使用了完整的四聚体。这表明这种抗体反应的范围缩小到了受体结合区。 这些作者指出,这些发现“为开发改进稳定性和免疫原性的下一代候选疫苗工程提供了蓝图”。这项新的研究将重点关注头部结构域的脆弱性。他们预计将采用一种类似于较新的计算机工程化SARS-CoV-2和呼吸道合胞病毒候选物所采用的设计方法。头部抗原的嵌合体将以多价、有序阵列的形式呈现给身体。只使用头部结构域而不是完整的附着糖蛋白也可以使大量疫苗的制造变得更加简单。 参考资料: Zhaoqian Wang et al. Architecture and antigenicity of the Nipah virus attachment glycoprotein. Science, 2022, doi:10.1126/science.abm5561.
  • 《Nature:让新冠病毒刺突蛋白保持在融合前构象设计出新型mRNA疫苗》

    • 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:2020-08-06
    • 在一项新的研究中,美国第一个进入人体试验的SARS-CoV-2实验性mRNA疫苗在一种经过精心改造的刺突蛋白的帮助下,已被证实能引起中和抗体和有益的T细胞反应。相关研究结果于2020年8月5日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“SARS-CoV-2 mRNA vaccine design enabled by prototype pathogen preparedness”。这种称为mRNA-1273的疫苗是由美国国家卫生研究院(NIH)和生物技术公司Moderna合作开发的。 这项关于这种近期进入III期人体临床试验的Moderna-NIH疫苗的最新研究描述了在小鼠体内的临床前研究结果和由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的一个研究团队对这种刺突蛋白进行的重要基因改造。这项研究的主要作者为NIH下属的美国国家过敏与传染病研究所(NIAID)疫苗研究中心的Barney Graham和Kizzmekia Corbett以及Moderna公司的Andrea Carfi 。 这篇论文的一部分描述了让SARS-CoV-2与宿主细胞融合并感染它的刺突蛋白保持稳定。早期对冠状病毒的研究对于从病毒基因组测序到人体疫苗测试的最快进展至关重要,这只需要66天。 论文共同作者、德克萨斯大学奥斯汀分校分子生物科学副教授Jason McLellan说,“有几件事是快速开发疫苗的关键,包括了解刺突蛋白的精确原子水平结构和如何让它保持稳定。尽管这一切发生得很快,但由于多年的早期研究,这种疫苗开发是可能的。” NIAID团队和德克萨斯大学奥斯汀分校的McLellan实验室成员今年早些时候宣布,他们在收到基因序列后的几周内就确定了稳定化的SARS-CoV-2刺突蛋白的分子结构,并在Science期刊上发表了这种刺突蛋白的结构(Science, 2020, doi:10.1126/science.abb2507,参见生物谷新闻报道:深度解析为何新型冠状病毒更易于在人间传播扩散 病毒S蛋白与宿主细胞受体ACE2的亲和力竟是SARS的10-20倍!http://www.bioon.com/article/6759265.html)。NIAID和总部位于马萨诸塞州剑桥市的Moderna公司致力于开发一种信使RNA(mRNA)疫苗。据NIH的介绍,这种疫苗可以引导人体细胞表达处于融合前构象下的刺突蛋白,以引起免疫反应。这篇新的论文描述了这种疫苗阻断SARS-CoV-2感染扩散到小鼠的气管中,产生中和抗体并且促使称为记忆T细胞的免疫细胞做出反应。 这种稳定化的刺突蛋白称为S-2P蛋白,其他几种目前正在人体临床试验的冠状病毒疫苗也使用了稳定化的刺突蛋白。 SARS-CoV-2刺突蛋白是一种可改变形状的蛋白,在与宿主细胞融合前后改变它的结构。当这种刺突蛋白处于融合前的形状时,免疫系统的反应最好,所以McLellan的团队在两个关键的地方对这种蛋白进行了重新设计,使之锁定在这种形状上。 McLellan实验室博士后研究员Nianshuang Wang早在2017年就发现了让MERS-CoV的可改变形状的刺突蛋白保持稳定所必需的基因突变(PNAS, 2017, doi:10.1073/pnas.1707304114),该团队发现同样的策略在这种新型冠状病毒上也有效。这些研究人员利用对编码这种蛋白的基因序列进行较小的基因修饰,基本上使得这种蛋白分子中的弹簧加载部分变得更加坚硬,防止它重新排列。 这些研究人员没有经历痛苦的试错过程,而是在收到SARS-CoV-2病毒基因组后约一天内就设计出了必要的基因突变。McLellan实验室确定了刺突蛋白的原子级结构,研究生Daniel Wrapp收获并纯化了这种稳定化的刺突蛋白:S-2P。不久之后,NIAID的Corbett和Graham验证了S-2P蛋白在小鼠体内产生了强效抗体。