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我院歐陽松應教授課題組在Journal of Virology上聯合發表研究成果

時間:2020-08-24瀏覽:958


    近來,由SARS-CoV-2引起的新冠肺炎已造成全球范圍的流行,目前已在全球范圍內感染了超過2000多萬例病人,并造成了近80萬人死亡。這一疫情的爆發,引起了人們對于動物源病毒跨種傳播(例如冠狀病毒、流感病毒和登革熱病毒等)的廣泛擔憂。實際上,2017年,我國華南地區一些大型養殖場也發生了一起新型冠狀病毒(簡稱SADS-CoV)引起的疫情,并導致超過25000頭仔豬死亡。引發該疫情的SADS-CoV與2002-2003年在華南地區最早開始流行的SARS-CoV具有同樣的原始宿主-中華菊頭蝠。

    鑒于該病毒對人類的潛在威脅以及S蛋白在冠狀病毒入侵過程中的決定性作用,2020年8月20日,福建師范大學歐陽松應教授課題組聯合中科院生物物理研究所朱平研究員課題組在Journal of Virology上在線發表題為“Cryo-electron microscopy structure of the SADS-CoV spike glycoproteinprovides insights into an evolution of unique coronavirus spike proteins”的研究論文,研究人員通過Cryo-EM解析了S蛋白3.55 ?的結構,并從結構層面系統的分析比較了冠狀病毒S蛋白整體結構、N端結構域(NTD)和C端結構域(CTD)的結構及其進化譜系。

    冠狀病毒S蛋白都以三聚體形態存在,依據其亞基的排列模式可以分為兩類:交叉排列型(cross-subunit mode)和內嵌排列型(intra-subunit mode),其中前者的代表病毒為:β冠狀病毒和γ冠狀病毒,后者的代表病毒為α冠狀病毒和δ冠狀病毒,SARS-CoV 的S蛋白就屬于典型的內嵌型排列模式。盡管α冠狀病毒都采用內嵌型排列模式,但是在病毒的進化過程中,由于其NTD的類型和個數的不同,它又可以大概分為三類:只擁有1個NTD的α冠狀病毒,這個NTD可以是一類NTD(subtype I NTD,例如:SADS-CoV),也可以是二類NTD (subtype II NTD,例如:HCoV-229E);擁有兩個NTD的α冠狀病毒,其中I類和II類NTD各一個(例如:HCoV-NL63,PEDV和FCoV)。因此,冠狀病毒的NTD在進化過程,很可能以兩種不同類型的α冠狀病毒NTD做為祖先,分別進化的同時,也在某一時刻因發生重組而演變出具有兩個NTD的α冠狀病毒。其中一類NTD分別獨立的進化為β和γ冠狀病毒的NTD,二類NTD則獨立進化為δ冠狀病毒的NTD。對于CTD來說,依據其核心區β折疊層的數目可以分為兩類: one-layerCTD和two-layer CTD。其中SADS-CoV屬于前者,而其它α冠狀病毒的CTD則屬于后者。

    在進化關系上,α冠狀病毒的one-layer CTD可能在進化過程中重組了類似于β冠狀病毒受體結合區(insertion domain)樣結構并最終進化成β冠狀病毒的CTD;其它α冠狀病毒和δ冠狀病毒的two-layerCTD經過演變最終進化為γ冠狀病毒的CTD。綜合NTD、CTD以及整個S蛋白的結構特征,文章認為SADS-CoV很可能也采用了經典的雙受體結合識別系統,即NTD作為糖基受體,而CTD作為蛋白受體,共同完成病毒與宿主的識別過程。同時作者基于結構的比較分析,推測SADS-CoV利用其CTD作為受體識別區,并發現該病毒在逃避宿主免疫識別方面的幾個特點,比如其S蛋白各亞基的堆積更加緊湊,同一亞基的NTD與CTD存在相互作用,CTD受體結合區域被一個糖基遮蔽等,這些結構特點的分析將為基于S蛋白的疫苗的研發提供有力的支持。

    據悉,該工作由福建師范大學生命科學學院、南方生物醫學研究中心歐陽松應教授和中科院生物物理所朱平研究員合作完成,歐陽松應課題組關洪鑫副研究員和生物物理所博士生王有望為本文共同第一作者。


原文鏈接:
https://jvi.asm.org/content/early/2020/08/13/JVI.01301-20
https://www.nature.com/articles/s41467-020-16876-4



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