武汉病毒研究所与清华大学医学院结构生物学实验室合作完成的克里米亚-刚果出血热病毒(CCHFV)核蛋白NP的结构生物学研究取得重要进展,研究结果已经发表在国际著名期刊PNAS(Guo et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2012.109(13):5046-51. IF: 9.681)。
CCHFV,在我国又称新疆出血热病毒,该病毒在我国自然疫源地的分布和流行规律尚不明确,缺少对该病的快速诊断及有效的预防疫苗和防治手段。前期研究中,武汉病毒所病毒资源与生物信息中心有关课题组联合对新疆、云南地区的CCHFV的分子流行病学情况进行了调查,并且胡志红研究员课题组对新疆地区分离的一株CCHFV(YL04057)进行了全基因组测序。随后我们对已完成测序的CCHFV毒株(YL04057)的核蛋白NP全序列进行了原核表达。通过与清华大学的饶子和院士研究团队的合作,由清华大学医学院的娄智勇副研究员课题组对NP蛋白的生物结构进行了解析,并在双方的合作下,对该蛋白的生物学活性进行了进一步的解析。胡志红研究员与饶子和院士、娄智勇副研究员为该文的共同通讯作者。我所王华林研究员和邓菲副研究员也作为作者之一参加了该项研究。
该研究是经过蛋白纯化、结晶,通过X-Ray分析获得了NP蛋白单体的三维结构(图1)。结果显示NP在体外以单体的形式存在,空间大小为40×50×95 ?;N端180个氨基酸和C端300-482位氨基酸形成了球状头部结构,181-299位氨基酸形成杆状部位;蛋白的头部和杆状部位大多由α-螺旋构成。
NP蛋白的头部的中心有一个带大量正电荷“口袋”,杆状部位与头部相临近的一段区域也带有正电荷(图2蓝色区域)。此外,还研究发现CCHFV 的NP还具有DNase活性,该DNase活性区域位于NP头部,能够在Mn2+、Mg2+等二价离子的作用下发挥活性,降解双链和单链DNA。这与此前发表的布尼亚病毒科其他病毒的NP蛋白的生物学功能有很大差异,预示着CCHFV的NP蛋白不仅是重要的结构蛋白,而且在病毒的复制过程中也具有非常重要的作用。
将CCHFV NP的三维结构与现已知的负义单链RNA病毒NP的结构相比较,存在明显的差别,揭示了负义单链RNA病毒核蛋白一种新的折叠机制,预示着CCHFV 的NP具备新的生物学功能,为研究CCHFV的转录复制机制提供了基础,也为针对CCHFV抗病毒药物的研究和开发提供了新的靶点。该项研究得到了国家973项目(2010CB530103)的支持。
相关链接:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3324003/
(邓菲、胡志红,科研计划处)
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