2022年1月27日,動物科學學院博士生張以農在學術期刊Nature Communications上發表題為“Multiple conformations of trimeric spikes visualized on a non-enveloped virus”的研究論文(論文連結:https://www.nature.com/articles/s41467-022-28114-0)。該論文首次解析了家蠶質型多角體病毒(BmCPV病毒)spike蛋白的高解析度三維結構。華南農業大學動物科學學院為第一完成單位(亞熱帶桑蠶種質資源保護與安全生產工程技術研究中心/廣東省農業動物基因組學與分子育種重點實驗室),博士研究生張以農為第一作者,這也是張以農2019年以並列第一作者在Nature Structural & Molecular Biology上(https://www.nature.com/articles/s41594-019-0320-0)發表題為“Conservative transcription in three steps visualized in a double-stranded RNA virus”文章的後續研究。
Spike蛋白是廣泛存在於病毒囊膜或衣殼表面的同源三聚體,通常在病毒入侵宿主細胞的過程中發揮關鍵的作用。相較於囊膜病毒,無囊膜病毒spike蛋白之間的同源性較低,蛋白質結構差异大,且缺少相關病毒spike蛋白不同構象下的高解析度三維結構,使得大多數無囊膜病毒入侵宿主細胞的機制仍然成謎。
在該研究中,項目組通過亞顆粒三維重構科技,獲得了BmCPV病毒衣殼上spike蛋白的原位結構,確定了病毒的spike蛋白由S3基因編碼;同時,研究發現了BmCPV病毒的spike蛋白在天然狀態下存在兩種不同的構象,分別為膜穿刺前、後的構象,這一發現說明BmCPV病毒與COVID-19和輪狀病毒類似,會在病毒粒子上保留部分失去功能的spike蛋白,以逃避宿主免疫系統的攻擊。
課題組已經發表了有關BmCPV病毒轉錄(Zhang X,et al.,Nature,2015;Cui Y,et al.,Nature Structural & Molecular Biology,2019)及加帽(Yu,Jiang et al.,eLife,2015)的前期研究成果,該研究還闡明了SAM和ATP等胞內小分子是如何通過與病毒塔狀突起蛋白(turret protein)上的活性位點結合,啟動BmCPV病毒衣殼中“入侵-轉錄-加帽”的訊號通路,並促使BmCPV病毒在感染的不同階段啟動相關結構蛋白執行功能。
課題組BmCPV病毒研究受到國家自然科學基金委的連續支持(項目號308718283117226331172263),也得到了華南農業大學研究生國外短期訪學項目的資助,並與UCLA的Z.Hong Zhou等課題組建立了緊密的合作關系。(文圖/動物科學學院謝育凱)