研究人員揭示了由寨卡病毒產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，該病毒被認為與病毒的繁殖及其與宿主免疫系統(tǒng)的相互作用有關。該研究結(jié)果為全球科學家提供了有關NS1 蛋白在寨卡病毒感染中的作用的新信息，并擴展了科學家對黃病毒家族的認識，黃病毒家族還包括登革熱，西尼羅河和黃熱病。該研究由密歇根大學領導，并與普渡大學合作完成。

“擁有全長Zika NS1的結(jié)構(gòu)提供了有助于指導潛在疫苗或抗病毒藥物設計的新信息，”資深作者Janet Smith說，他是UM生命科學研究所結(jié)構(gòu)生物學中心主任，她的實驗室所在地，以及密歇根大學醫(yī)學院的生物化學教授。“研究人員仍在努力準確了解寨卡和其他黃病毒如何與感染者的免疫系統(tǒng)相互作用，”她說。“擁有這些原子級細節(jié)可以幫助科學家提出更好的問題，并在我們繼續(xù)學習新信息時設計更周到的實驗。”

該研究結(jié)果計劃于7月25日在Nature Structural&Molecular Biology上在線發(fā)表。今年早些時候，中國科學家發(fā)表了部分結(jié)構(gòu)。

蚊子傳播的寨卡病毒已經(jīng)存在了幾十年，但最近在與嚴重的先天性缺陷和格林 - 巴利綜合癥相關聯(lián)，并在中美洲和南美洲迅速蔓延后，最近成為一種國際衛(wèi)生突發(fā)事件。

目前沒有治療或疫苗，但有幾家公司已宣布計劃開發(fā)一種治療或疫苗。

“盡管它與其他相關病毒有相似之處，但我們發(fā)現(xiàn)Zika NS1結(jié)構(gòu)存在一些重要差異，”結(jié)構(gòu)生物學中心高通量蛋白實驗室的科學主任，該研究的共同第一作者W. Clay Brown說。

使用X射線晶體學和電子顯微鏡獲得的新的3-D結(jié)構(gòu)顯示，Zika NS1蛋白的外表面具有與其他黃病毒相比顯著不同的電荷性質(zhì) - 表明它可能與成員的相互作用不同。被感染者的免疫系統(tǒng)。

這項研究也是第一個捕獲蛋白質(zhì)翼區(qū)上柔性環(huán)的分子結(jié)構(gòu)的研究，這在以前的研究中是隱藏的。

“從登革熱NS1結(jié)構(gòu)的研究，有人認為這種循環(huán)翻轉(zhuǎn)了，但我們在寨卡病毒的研究顯示它從機翼翻轉(zhuǎn)下來，”共同作者理查德·庫恩，普渡大學生物科學教授兼普渡研究所說炎癥，免疫學和傳染病。“這非常重要，因為它表明與宿主細胞膜的相互作用以及NS1執(zhí)行其多種功能的可能機制。

“看到這種差異提供了新的見解，幫助我們更好地了解NS1蛋白，”庫恩說，他是研究團隊的成員，最初確定了寨卡病毒的結(jié)構(gòu)。“了解其結(jié)構(gòu)和功能有助于我們確定抑制劑的目標，以阻止重要的病毒過程和治療感染。”

史密斯實驗室的研究科學家，該研究的另一位主要作者David L. Akey指出，研究小組還研究了隨著時間的推移Zika NS1蛋白基因序列的變化。

“正如普通感冒和流感病毒隨著時間的推移而變化，寨卡病毒在其遍布全球的過程中發(fā)生了變化，因此巴西感染的NS1與免疫系統(tǒng)相比看起來與其非洲祖先不同，”Akey說。

NS1(非結(jié)構(gòu)蛋白1)蛋白在病毒感染中起多種作用。在受感染的細胞內(nèi)，必須制作病毒的新拷貝以感染其他細胞。受感染的細胞還會將NS1包分泌到患者的血流中，其中較高的水平與更嚴重的疾病相關。

十字形蛋白質(zhì)具有兩個不同的表面。內(nèi)表面是“油膩的”并且被認為與細胞膜相互作用，而外表面一旦分泌到血液中，就可以與患者的免疫系統(tǒng)相互作用。

即使沒有病毒存在，一些NS1蛋白的分泌形式也可以產(chǎn)生血管出血，例如在嚴重的登革熱感染中。

2014年，許多相同的團隊成員參與了第一項分離和繪制登革熱和西尼羅河病毒NS1蛋白的研究，該研究發(fā)表在“科學”雜志上。“分離蛋白質(zhì)以研究它對研究人員來說是一個挑戰(zhàn)，”史密斯當時說。“一旦我們發(fā)現(xiàn)了如何做到這一點，它就會結(jié)晶得很漂亮。”

來自LSI的Jamie Konwerski，Jeffrey Tarrasch和Georgios Skiniotis也是該論文的作者。X射線晶體學數(shù)據(jù)是在美國能源部阿貢國家實驗室的高級光子源中收集的。電子顯微鏡由LSI的Skiniotis實驗室進行。