疱疹病毒

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心、生命科学学院教授毕国强课题组、美国加州大学洛杉矶分校教授周正洪课题组与华东师范大学研究员梅晔合作，利用高分辨冷冻电镜单颗粒分析技术首次解析了人类疱疹病毒6B型的近原子分辨率结构。相关研究成果以Atomic structure of the human herpesvirus 6B capsid and capsid-associated tegument complexes& nbsp 为题，于11月25日在线发表在国际期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 人类疱疹病毒6型（HHV-6）属于疱疹病毒家族β疱疹病毒亚家族，根据其表面抗原不同，又被分为HHV-6A和HHV-6B两类密切相关的病毒类型。很多幼儿都会被HHV-6病毒感染，并可能产生发烧、腹泻、红疹等临床症状；HHV-6病毒能够在人体中终身潜伏，并在免疫力低下的人群中引发严重疾病，它在脑组织中的二次爆发将导致患者认知紊乱、残废或者死亡；研究显示，HHV-6病毒甚至还与阿兹海默症和癫痫有关。HHV-6病毒的感染造成了广泛的危害，但目前尚没有其病毒高分辨结构，以及基于结构的药物或者疫苗抗病毒方案。由于与宿主细胞高度黏合，HHV-6B很难实现体外增殖培养，这成为其原子分辨率结构解析的一大难题。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在本研究中，课题组使用先进的冷冻电镜直接电子计数技术和亚颗粒局部重建方法，用少量低纯度的HHV-6B病毒样品，解析了HHV-6B第一个近原子分辨率结构。在此基础上，合作团队搭建了HHV-6B病毒4种衣壳蛋白和1种衣壳结合间层蛋白pU11的原子模型，共计包括59个构象体。进一步，通过比较HHV-6B、人类巨细胞病毒（HCMV）和小鼠巨细胞病毒（MCMV）核衣壳结构的异同，发现HHV-6B间层蛋白pU11具有独特的病毒衣壳结合模式。这一研究结果，在原子水平揭示不同疱疹病毒中CATC复合物（capsid-associated tegument complexes）协助病毒衣壳应对不同基因组大小产生的内部压力的机理。有助于更好地理解β疱疹病毒基因组的包装和病毒核衣壳稳定机制，完善了对疱疹病毒家族结构的认知，丰富和加深了对β疱疹病毒甚至整个疱疹病毒家族CATC复合物功能机制的理解。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 中国科大合肥微尺度物质科学国际研究中心博士生张翼博和博士后柳维为该论文的第一作者。该研究得到科技部重点研发计划、中国留学基金委等资助。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.nature.com/articles/s41467-019-13064-x" target=" _self" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 论文链接 /span /a /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/9a9f5894-7145-4491-beb9-fc74424b1b3c.jpg" title=" 图：CryoEM成像技术解析HHV-6B病毒的三维结构以及pU11四聚体.jpg" alt=" 图：CryoEM成像技术解析HHV-6B病毒的三维结构以及pU11四聚体.jpg" / /p

p 　　中国一个科研团队日前采用冷冻电镜技术，在原子层面上重构了一种结构和功能极其复杂的疱疹病毒核衣壳，为后续研究病毒核衣壳在神经细胞中的运输提供了“精细化”结构基础。 br/ /p p 　　发表在最新一期美国《科学》杂志上的这一研究，阐释了可引起生殖器疱疹的“单纯疱疹病毒-2”核衣壳的早期组装机制。 /p p 　　疱疹病毒直径约为150纳米至200纳米，保护病毒基因的核衣壳包含约4000个蛋白组分，尺寸巨大、成分复杂，且自身结构具有一定“柔性”，在纯化过程中容易造成颗粒局部微小形变。 /p p 　　冷冻电镜技术能以高分辨率测定生物分子结构，但当测定尺寸大于120纳米的生物样品结构时，其电子穿透样品产生的信噪比偏低，并存在颗粒局部欠焦量显著差异等问题，使其分辨率很难突破3.9埃(1埃等于十分之一纳米)。 /p p 　　论文通讯作者、中国科学院生物物理研究所研究员王祥喜介绍说，他们对导致欠焦量差异的物理效应进行矫正，还把单个“单纯疱疹病毒-2”颗粒分成了240个亚单位，并进行分类和单颗粒重构，从而将冷冻电镜技术的分辨率提高到3.1埃。 /p p 　　观测发现，这种病毒核衣壳主要蛋白组分VP5分为4种构象，且存在较大差异，4种构象相互作用并形成复杂的结构网络。王祥喜说，这些差异揭示了核衣壳具有良好稳定性的原因。 /p p 　　基于这一观测结果，研究人员提出一个“单纯疱疹病毒-2”核衣壳有序组装的结构模型。 /p p 　　王祥喜说，分辨率显著提升标志着冷冻电镜技术进入一个新时代，给超大病毒和亚细胞系水平上超大复合体的近原子分辨率重构带来了希望。 /p

单纯疱疹病毒(Herpes Simplex Virus, HSV)是影响人类健康的重要病毒之一。HSV-1潜伏感染近90%的人群，重激活时会引起一系列临床症状，轻者有口腔疱疹，重者会导致单纯疱疹病毒脑炎。DNA复制是HSV-1裂解感染阶段的核心事件，涉及到HSV-1基因组、病毒蛋白和宿主蛋白等众多方面的动态变化和有序调控，但是受到现有分子生物学手段和传统荧光显微镜的限制，病毒复制的细节一直难以进行观察。受激发射损耗显微镜(stimulated emission depletion, STED)的分辨率远低于衍射极限，将STED显微技术与传统的免疫荧光(immunofluorescence, IF)和荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术相结合，能够在亚衍射极限水平获得HSV-1复制过程中的更多细节和信息。　　中国科学院昆明动物研究所周巨民课题组与上海徕卡显微镜公司合作，对不同复制阶段的HSV-1基因组、病毒蛋白和宿主蛋白进行超高分辨率图像采集，通过分析发现：(1)STED显微镜能够更可靠地分辨HSV-1基因组的不同区域 (2)HSV-1基因组进入宿主细胞核后，逐渐由压缩状态转变为松散状态，并占据更大的空间位置 (3)病毒蛋白ICP8与复制中的HSV-1基因组密切相关 (4)虽然HSV-1的复制和转录都在病毒复制区内进行，但是这两种生物学过程发生在病毒复制区不同的亚结构内。　　该研究工作在线发表在病毒学领域专业期刊Virology Journal上。周巨民课题组的博士研究生李卓然为第一作者，周巨民研究员为通讯作者。该项研究工作得到了中科院百人计划、云南省高端人才项目和云南省自然科学基金重点项目的资助。 文章链接