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科学家发现诺如病毒复制的“拉链头”

 

近日,记者从中科院武汉病毒研究所获知,该所周溪研究员课题组发现诺如病毒3号非结构性蛋白(NS3)蛋白具有RNA解旋酶及分子伴侣功能,推翻了先前认为的诺如病毒没有活性解旋酶的观点,为抗诺如病毒药物的研发提供了新的思路。这一研究成果在线发表在《病毒学杂志》(Journal of Virology)上。

在一个有几十张餐桌的中型饭店,一名感染者在呕吐之后,整个饭店近一半的就餐者都被感染——这个关于诺如病毒的故事反映出其超强的感染力。作为急性肠炎的主要致病原,诺如病毒每年约感染6.84亿人,导致约21万人的死亡。人类杯状病毒科诺如病毒属,无包膜单股正链RNA病毒,直径约为27-40nm,基因组全长约7.5-7.7kb,科学家用这几个简单的参数描述诺如病毒。

2015年,专门研究RNA病毒的周溪把目光投向了“特别难搞”的诺如病毒。“病毒的单链RNA复制时,需要解旋酶将新复制产生的单链核酸与原有的单链核酸分离,就像两条拉链被拉开一样,解旋酶的作用相当于拉链头。”周溪向《中国科学报》记者解释。在与诺如病毒差不多大小的许多病毒上,“拉链头”已经逐一被发现。而通过对“拉链头”解旋酶的抑制来控制病毒的复制效率成为目前治疗病毒感染的常用手段。

然而,2001年,美国纽约州立大学石溪分校教授埃卡德·威默(Eckard Wimmer)发表研究称,在大肠杆菌的原核表达系统内的实验证明诺如病毒没有具有解旋酶活性的蛋白。仔细研究文献并结合自己实验室之前对其他病毒解旋酶的研究,周溪认为这项研究存在方法上的漏洞。“大肠杆菌的原核表达系统并不能完全代表诺如病毒在人和哺乳动物体内繁殖的过程。”他说。

周溪带领课题组换用真核表达系统,试图在诺如病毒的7个非结构蛋白中重新寻找解旋酶活性。研究人员在体外合成了多条诺如病毒双链RNA,并对其中一条进行了荧光标记。随后,将体外表达的多种诺如病毒蛋白与合成的双链RNA进行反应。在琼脂糖凝胶电泳实验中,研究人员看到,荧光标记的RNA迁移速度更快。这表明,荧光标记的RNA比其他质量更小,这条RNA被蛋白成功的从双链RNA上解旋。上百次实验后,研究人员确定了NS3具有解旋酶活性,并证明这种蛋白在没有ATP功能的情况下仍具有解旋的功能,但活性有所降低。

这项实验中,研究人员还发现,治疗类重症肌无力综合征药物“盐酸胍”能抑制诺如病毒NS3蛋白的活性。他们与英国剑桥大学及帝国理工学院的两个课题组合作,用活病毒证实了药物的有效性。周溪据此猜测,该药物对诺如病毒抑制的发生可能与胍类物质的电荷极性相关。不过,在研究人员看来,这一实验为达到明显抑制效果使用的药物浓度较高,尽管在该浓度下没有明显的细胞毒性,但能真正直接用作抗诺如病毒药物的可能性较小。目前,他们正在通过对胍类衍生物的继续研究,寻找对诺如病毒真正有用的药物。


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