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新型致命病毒解析

2013.7.11

  来自清华大学的研究人员,在新型人类冠状病毒MERS-CoV侵入宿主细胞机制研究中取得重要进展,揭示了MERS-CoV刺突蛋白受体结合域(receptor binding domain ,RBD)与人类受体DPP4形成复合物的分子结构。研究论文发表在7月9日的《Cell Research》杂志上。

  清华大学生命科学学院的王新泉(Xinquan Wang)教授和艾滋病综合研究中心的张林琦(Linqi Zhang)教授是这篇论文的共同通讯作者。前者主要研究方向为细胞因子特异结合并激活其受体分子,以及病原体逃避宿主免疫攻击的结构机理。后者是我国的 973项目首席科学家,科技重大专项“艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治-创新型粘膜疫苗”首席科学家。研究论文分别发表在临床医学权威杂志"New England J. Medicine"、"Nature"等,连续五年被SCI检索为引用频次为国际上最高的前五名论文之列。

  中东呼吸综合征冠状病毒( Middle East respiratory syndrome coronavirus ,MERS-CoV)是一种新型的冠状病毒,其于2012年在中东首次被鉴定出来,随后又在几个欧洲国家发生了它的踪迹。相当大一部分(> 50%)的MERS-CoV感染者会形成严重的呼吸道疾病,临床症状与2003年SARS-CoV冠状病毒引起的严重急性呼吸综合症(非典型性肺炎,SARS)相似。初步的流行病学研究表明,这种致病性病毒可以在人与人之间传播,由此引起了全球对于MERS大流行潜在可能性的关注。

  遗传和种系发生特征表明,MERS-CoV属于乙型冠状病毒属(the genus of betacoronavirus)C谱系,与扁颅蝠冠状病毒HKU4和伏翼蝙蝠冠状病毒HKU5相似。不同于其他的冠状病毒,MERS-CoV病毒体是利用大的表面刺突(S)糖蛋白来与靶细胞互作,进入到细胞之中。

  近期的研究确定了二肽基肽酶4(DDP4,又称作CD26)是MERS-CoV的细胞受体。DDP4表达在包括人类呼吸道细胞在内的几种细胞类型的表面。MERS-CoV刺突糖蛋白与DDP4结合介导了病毒附着及进入宿主细胞,由此触发感染。

  在这篇新文章中,研究人员报告了一个分辨率为3.0 Å,MERS-CoV RBD与DPP4胞外结构域形成的复合物的晶体结构。分析结果显示,MERS-CoV RBD是由一个核心区和一个受体结合亚区形成。其受体结合亚区与DPP4β-螺旋桨样结构发生了相互作用。MERS-CoV RBD与相关SARS-CoV RBD的核心亚区结构高度相似,而受体结合亚区则存在显著的差异。突变研究确定了受体结合区域上的几个关键残基,对于病毒结合DPP4以及进入靶细胞至关重要。

  新研究从原子水平上解析了MERS-CoV RBD与DPP4的接口,了解病毒与受体相互作用的结构基础,从而为开发出新型的治疗及疫苗对抗MERS-CoV感染提供了重要参考信息。

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