中国农科院等首次揭示非洲猪瘟病毒衣壳结构细节

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2019年10月17日,中科院生物物理所饶子和王祥喜及中国农科院步志高一起通讯在Science 在线发表题为“Architecture of African swine fever virus and implications for viral assembly”的研究论文,该研究使用优化的图像重建策略,解析了高达4.1埃的ASFV衣壳型态,包括八个主要(p72)和八个主次的衣壳蛋白质(M1249L,p17,p49和H240R),并被组织为pentasymmetrons。哪几种型态细节揭示了衣壳稳定性和组装的基础,为ASF疫苗开发开辟了新途径。

另外,饶子和团队还在Nature、Science、Cell、Nature Communications、PLOS Biology等都发表了重要的研究成果(点击阅读)。

非洲猪瘟(ASF)于1921年在肯尼亚首次描述,是猪的很多宽度传染性病毒病,通过有毒分离株测得的死亡率接近80%。在过去的十年中,ASF已遍及高加索,俄罗斯联邦和东欧的很多国家,这构成了进一步扩展的严重风险。在2019年1月至2019年9月期间,世界动物卫生组织报告已有26个国家/地区通知猪瘟/新发疫情:1八个欧洲国家,10个亚洲国家,八个非洲国家。在没人 疫苗或治疗妙招的情况汇报下,扑杀猪是控制疫情爆发的最有效妙招,2018-2019年间有超过800万头猪被扑杀。据估计,ASF大流行给全球养猪业造成了20亿美元的经济损失。非洲猪瘟病毒(ASFV)在环境中稳定,并在猪之间快速有效地传播。

ASFV病毒体的型态

ASFV是Asfarviridae的唯一成员,也是唯一已知的DNA虫媒病毒。尽管与很多核质大DNA病毒(NCLDV)具有相同的型态,基因组和克隆好友型态,但ASFV的不同之居于于具有多层型态和整体二十面体型态。细胞内ASFV具有涵盖基因组的核苷(第一层),被厚的蛋白层(称为核壳(第二层))包围,该蛋白层被內部脂质包膜(第三层)和二十面体蛋白衣壳(第四层)。当细胞外ASFV穿过质膜出芽时,它获得了內部包膜(第五层)。关于感染性病毒体的组成和型态以及负责诱导猪中保护性免疫应答的病毒蛋白的鉴定方面的知识上的巨大空白阻碍了疫苗的开发。

p72的型态与组织

ASFV靶向巨噬细胞,主要居于于血液和骨髓中的单核细胞。在这里,研究人员从80-40天大的无特定病原体(SPF)猪中分离出繁殖的ASFV。通过冷冻电子显微镜(EM)检查纯化的病毒体。该研究解析了高达4.1埃的ASFV衣壳型态,包括八个主要(p72)和八个主次的衣壳蛋白质(M1249L,p17,p49和H240R),并被组织为pentasymmetrons。

来自几瓶衣壳蛋白的广泛分子间网络支撑衣壳稳定性

p72的原子型态提供了假定的构象表位,将ASFV与很多核质大DNA病毒(NCLDV)区别开来。较小的衣壳蛋白在衣壳外壳下方形成复杂的网络,通过将相邻的衣壳蛋白保持在一起来稳定衣壳。作为核心的组织者,长80 nm的M1249L蛋白沿着 trisymmetrons分子的每个边缘延伸,并与很多衣壳蛋白形成广泛的分子间网络,从而推动了衣壳骨架的形成。哪几种型态细节揭示了衣壳稳定性和组装的基础,为ASF疫苗开发开辟了新途径。

研究背景

非洲猪瘟病毒(ASFV)是很多巨大且复杂的DNA病毒,在没人 可用疫苗的情况汇报下,会引起宽度传染性且通常致命的猪瘟。