PLOS：破解SARS病毒的生物保護(hù)傘
日期：2014-06-09 09:48:00
目前，普渡大學(xué)帶領(lǐng)的一個(gè)研究小組，已經(jīng)查明如何破解SARS病毒躲過免疫系統(tǒng)的“保護(hù)傘”，對(duì)成功研制這種致命疾病的疫苗，跨出了關(guān)鍵的一步。
該研究負(fù)責(zé)人Andrew Mesecar指出，這項(xiàng)研究結(jié)果在其他冠狀病毒（包括MERS）的疫苗研制中，也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。Mesecar是普渡大學(xué)癌癥結(jié)構(gòu)生物學(xué)教授和生物科學(xué)與化學(xué)教授，他指出：“在制備一種弱化和安全的病毒用于減毒活疫苗方面，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)已經(jīng)跨出了第一步。這也可以作為一個(gè)分子路線圖，擴(kuò)展到其他冠狀病毒（包括MERS）的類似研究中，因?yàn)檫@種酶在這個(gè)家族的所有病毒中都很常見。”
Mesecar也是研制中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS，最近已經(jīng)入侵美國(guó)本土）潛在治療化合物的研究小組成員之一。根據(jù)疾病控制和預(yù)防中心介紹，目前這種病毒還沒有治療方法或疫苗，其致死率約為30%。因?yàn)?/span>MERS和SARS是近緣的，所以，如果對(duì)其中一種有深入的了解，就可以給我們提供一條捷徑，為另外一種疾病找到有效的治療方法或開發(fā)有效的疫苗。
Mesecar及其研究小組已經(jīng)破解了一個(gè)類似木瓜蛋白酶的蛋白酶分子結(jié)構(gòu)，該蛋白酶是SARS病毒的關(guān)鍵酶，并揭示出該蛋白是如何奪走宿主細(xì)胞蛋白的泛素化和ISG15的保護(hù)作用，后兩者都參與觸發(fā)免疫反應(yīng)。
這項(xiàng)研究由美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院和國(guó)家過敏和傳染病研究所資助，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在最近的《PLOS Pathogens》雜志。
Mesecar稱：“大多數(shù)病毒，當(dāng)細(xì)胞受其感染時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)觸發(fā)免疫反應(yīng)抗擊病毒的感染，但是，有些成功入侵的病毒能夠‘誘騙’免疫系統(tǒng)。通過剪掉這兩種蛋白質(zhì)，SARS能使宿主細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)生短路，并使警報(bào)系統(tǒng)癱瘓。通過去除這些蛋白質(zhì)，這種酶可作為SARS病毒的一種生物保護(hù)傘，保證該病毒在宿主細(xì)胞中存活和復(fù)制而未被免疫系統(tǒng)所察覺。”
他說，中斷細(xì)胞的自然信號(hào)通路，也會(huì)使受感染細(xì)胞與周圍的細(xì)胞發(fā)生錯(cuò)誤通訊，這會(huì)引起最終殺死這些細(xì)胞的細(xì)胞免疫反應(yīng)。
Mesecar稱：“有些治療方法可阻止病毒復(fù)制，并阻止進(jìn)一步的感染，但是并不一定能防止對(duì)病毒的一些有害反應(yīng)。有時(shí)候，正是這些細(xì)胞之間通訊的混亂，造成了病毒的致命性。”
根據(jù)美國(guó)疾病控制中心資料顯示，2003年SARS（嚴(yán)重急性呼吸綜合征）的爆發(fā)，造成了數(shù)百人死亡和數(shù)千病例，目前還沒有治愈的方法。病毒可以通過咳嗽和打噴嚏傳播，并能迅速地在人與人之間傳染。在SARS得以遏制之前的幾個(gè)月內(nèi)，就已傳播到20幾個(gè)國(guó)家。全球共有8098人得病，有774人死亡。自從2004年以來(lái)，一直沒有SARS病例報(bào)道。
在2012年，國(guó)家管制物質(zhì)登記計(jì)劃宣布，SARS病毒是一種受管制病毒，意味著國(guó)家認(rèn)為該病毒可能會(huì)對(duì)公共健康和安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。
SARS病毒中的木瓜蛋白酶樣蛋白酶（PLpro），除了可以使該病毒免受免疫系統(tǒng)的偵查，還負(fù)責(zé)將病毒多聚蛋白鏈剪切成單體蛋白，這個(gè)步驟對(duì)于病毒復(fù)制必不可少。他說，雖然一些治療方法旨在防止病毒復(fù)制，但疫苗工作人員必須顧及此項(xiàng)功能。
“設(shè)計(jì)一種SARS病毒作為疫苗，目的是制備一種可在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、但是不能抵御人體免疫系統(tǒng)的病毒。因此，我們需要產(chǎn)生足夠的病毒顆粒，以便促進(jìn)機(jī)體的免疫系統(tǒng)來(lái)對(duì)抗真正的感染，而且保證每個(gè)接種疫苗的人不會(huì)因疫苗而致病。”
Mesecar和他的團(tuán)隊(duì)致力于揭開SARS病毒PLpro蛋白酶的組分，其中有些構(gòu)件可能參與阻礙機(jī)體的免疫應(yīng)答，而且改裝這些構(gòu)件時(shí)，不會(huì)影響該病毒的復(fù)制功能。
研究小組利用X-射線晶體學(xué)技術(shù)，來(lái)弄清楚SARS病毒PLpro蛋白酶與泛素結(jié)合所形成復(fù)合體的三維結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可讓他們能夠弄清，這些蛋白質(zhì)如何相互作用，是哪種氨基酸介導(dǎo)這兩種蛋白的交互聯(lián)系。
然后，他們使用計(jì)算機(jī)模型和模擬，來(lái)確定哪種氨基酸最有可能參與結(jié)合ISG15。研究人員通過對(duì)所確定的氨基酸序列進(jìn)行改變，以保證SARS病毒PLpro蛋白酶不再與宿主細(xì)胞的報(bào)警蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用。接著，研究小組繼續(xù)對(duì)這種經(jīng)過改裝的蛋白酶進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)它仍然還能在病毒復(fù)制過程中發(fā)揮作用。生
Mesecar及其研究小組正在將這項(xiàng)研究結(jié)果擴(kuò)展到MERS病毒。他們表明，MERS病毒PLpro蛋白酶也可以將ISG15和泛素從宿主細(xì)胞移除，并能夠捕捉到MERS病毒PLpro蛋白酶泛素和ISG15蛋白相結(jié)合的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
