解析成熟登革热病毒的入侵过程

来自加州大学洛杉矶分校，中国科技大学生科院，中山大学等处的研究人员发表了题为“Cryo-EM structure of the mature dengue virus at 3.5-? resolution”的文章，利用低温电子显微技术，分析了成熟登革热病毒，分辨率为3.5-?的全病毒粒子原子模型，从中深入解析了这种关键病毒的入侵过程。

领导这一研究的是加州大学洛杉矶分校纳米机器电子成像中心主任周正洪（Z.Hong Zhou）教授，这位国际上著名华裔科学家主要研究方向是利用冷冻电镜技术，对病毒和大分子复合物进行高分辨结构和功能研究，已在Science，Nature，PNAS等国际知名杂志发表多篇论文。

低温电子显微镜（electron cryo-microscopy，CryoEM）三维重构技术是继X-射线晶体学和核磁共振波谱学之后发展起来的生物材料三维结构测定技术。这种技术使高分辨率的生物结构重建成为可能，研究人员可以通过复制样品的晶体结构，然后用衍射技术获得晶体结构。

这种技术优点突出，比如样品处于生理条件的缓冲液中，因此样品接近天然状态，而且既可研究晶体状态，亦可研究分散状态。此外，CryoEM可研究分子及分子复合体，以及细胞和组织，并能将样品“锁定”在不同状态，因此可用于研究系统的“演化”过程。

周正洪教授是这一技术领域的著名科学家之一，他曾通过将病毒结构学、计算生物学及生物信息学有机的结合，成功将低温电子显微镜技术的分辨率成功提高到原子水平。

在这篇文章中，周正洪教授在多所高校的研究组合作，利用CryoEM获得了成熟登革热病毒，分辨率为3.5-?的全病毒粒子原子模型，从中深入解析了这种关键病毒的入侵过程。

登革热是一种主要由埃及伊蚊传播的病毒性传染病，热带和亚热带地区多发病，典型症状包括发热、头痛和关节痛等。登革热分为普通登革热和出血登革热，后者死亡率较高。据世界卫生组织统计全球每年约有数百万人感染登革热，死亡人数超过2万。由于目前全球尚没有针对登革热的特效药物，找到控制登革热传播的方法是一个世界性热点课题。

通过成熟登革热病毒全病毒粒子的高分辨率模型，研究人员发现了在登革热病毒成熟和膜融合过程中，扮演重要角色的膜锚定蛋白E和M的作用新机制——M蛋白N端上20个氨基酸部分在中性pH值环境中会搭上“门闩”，阻止E蛋白过早曝露其融合多肽。

这种“门闩”在过早和过晚阶段都会打开，比如在早期阶段酸性pH环境中会松开，晚期则对内涵体中的酸性环境作出应答，从而启动感染过程。因此研究人员认为这种M蛋白是E蛋白的过步骤调控因子，控制着随着成熟和感染过程出现的构想变化，而其中的pH感应作用也许能成为药物研发的一种新靶标。

周正洪教授研究组此前还曾利用低温电子显微镜技术（cryoEM）揭示了腺病毒准确的原子分辨的三维结构和其蛋白质网络的相互作用，为世界各地试图修饰腺病毒用于疫苗和癌症基因治疗的研究者提供了关键的结构信息。修饰病毒用于基因治疗，研究者需要去除致病的DNA，用药物替代，还要利用病毒的外壳。腺病毒经过数百万年的进化，非常适合用作传递媒介。

除此之外，周正洪研究组还曾与中科院武汉病毒所水生病毒及结构与功能研究学科组合作，发现了无包被病毒在入侵细胞的过程中膜穿透蛋白的新机制，这一研究为解析此类病毒入侵细胞的特点，以及相关病毒性疾病的防治提供了重要信息