Nature：破解病毒感染人体的关键蛋白 |
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小】 www.ebiotrade.com 时间：2006年01月09日 来源：生物通 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ |
摘要： 来自美国西北大学的研究人员最近发现了副粘液病毒科*病毒负责与人类细胞融合的蛋白的结构。发现这个蛋白的分子结果以及它在病毒融合过程中起的作用有助于开发针对这些病毒的药物和疫苗。文章发表在1月5日的Nature上。*生物通注：副粘液病毒科（Paramyxoviridae），可分为Paramyxovirus、Pneumovirus、及Morbillivirus三科，与造成不同种别，包括人类许多新疾病有关。副粘液病毒种类相当多﹐包括立百病毒﹑亨德拉病毒﹑腺病毒﹑腮腺炎﹑副流感病毒﹑麻疹病毒、呼吸融合病毒、副肺炎病毒以及在非典期间人人皆知的冠状病毒等。 |
生物通报道：这个蛋白叫F蛋白，一般位于有包膜RNA病毒的膜上，当病毒靠近宿主细胞时，F蛋白会变成突起鱼叉状叉入细胞的外膜。之后蛋白的构象会发生改变使蛋白像内坍塌，推动病毒向宿主细胞靠近，两者膜之间融合。融合后病毒RNA进入宿主细胞，开始繁殖。F蛋白在病毒感染过程中起到至关重要的作用，了解这个蛋白的结构对生物医药的反展起到很大的推动作用。
尽管病毒融合的大概机制已经为人们所了解，但是F蛋白在融合前和融合后构象是如何变换的始终困扰着科学家。现在由Theodore Jardetzky博士和Robert Lamb博士共同领导的研究组对F蛋白是如何刺向宿主细胞，在这个过程中蛋白结构如何变得这一问题进行了详细的研究。
科学家所研究的是副流感病毒的F蛋白。副流感病毒不同于流感病毒，它属于副粘液病毒科，它不但可以引起任何人类患病，同时也可以感染动物。有包膜病毒中有许多采取和副粘液病毒类似的方式侵入人类细胞，比如：流感病毒、艾滋病病毒和冠状病毒。
对这个蛋白结构的研究是非常艰难的，因为F蛋白有个非常特殊的地方，它存在两种状态：刺向细胞时的亚稳定状态和融合后的稳定状态。亚稳定状态的蛋白能储存进入细胞所需的能量；然后，蛋白形状发生的不可逆转的变化促成膜的融合。要了解它的亚稳定状态是十分困难的，因为这种激活的状态非常难以维持。只有蛋白还在膜上才可以捕捉到这种状况，但是要研究结果又必需让蛋白从膜上分离。
为了完成这个步骤科学家对蛋白玩了个小把戏。他们将蛋白与膜结合的部分进行改造，使蛋白一直停留在亚稳定状态，并顺利进行了晶体成像。利用先进光子源（Advanced Photon Source）的高密度X射线得到了蛋白的晶体结构。
将蛋白这种亚稳定状态的结构与融合后的稳定状态进行对比发现了蛋白究竟是如何进行转变的。这是人们所知道的蛋白进行的最大构象变化之一。它打破了许多关于蛋白折叠的规则。蛋白折叠往往趋于能量低的构象，这样比较稳定，但是F蛋白的折叠情况是取决于是否要进入宿主细胞。这让我们对蛋白结构的弹性有了更深入的认识。
F蛋白高分辨率分子结构的获得使科学家可以大展拳脚，对其它的副粘液病毒，如：麻疹病毒、腮腺炎病毒、人类呼吸道病毒等，上面的F蛋白进行干扰，这一研究结果具有重大的医疗应用前景（生物通记者 谢菲）。
“融合蛋白”在融合前（左）和融合后的样子
研究人员将“融合蛋白”进行结晶处理，然后利用X射线的结晶技术确定它的三维立体结构。生物学家通过显微镜发现，这种蛋白质具有一个防水的顶端。在没有碰到人体细胞时，“副流感病毒5型”细胞表层的“融合蛋白”看起来就像一个蘑菇，防水顶端严密封闭，且安全地藏在蘑菇帽子下面；当病毒接触到人体细胞时，蘑菇帽子会突然破裂开来，防水顶端也像鱼叉一样暴露出来，并陷入人体细胞膜内。“融合蛋白”将病毒和人体细胞连在一起并使细胞膜融解，病毒最后吞噬人体健康的细胞。
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