Science首次报道逆转录病毒壳体蛋白结构

　　

生物通报道：最近，乌拉圭巴斯德研究所的研究人员，与乌拉圭医学院合作，第一次获得了牛白血病病毒（BLV）衣壳蛋白的高分辨率晶体结构。他们获得的晶体结构显示出此蛋白前所未有的的灵活性，这是传染性颗粒装配的关键。这些研究结果，发表在六月四日的《Science》杂志，是了解逆转录病毒生物学的一个重要进步，为抗逆转录病毒疗法的开发，开辟了新的途径。延伸阅读：PNAS论文揭示风疹病毒的衣壳蛋白结构。

牛白血病病毒（BLV）是影响牛免疫系统的一种传染病，会造成免疫缺陷，在某些情况下，可触发白血病和实体肿瘤淋巴瘤的发展。这种病会导致奶牛场生产力的重大损失，甚至引起大多数动物的过早死亡。也对家畜贸易和衍生产品造成了卫生障碍。因此，它已成为兽医学中一个非常普遍、亟待解决的问题，特别是在乌拉圭。BLV病毒与HTLV（可引发人类T细胞白血病）高度相似，也与艾滋病毒相关。所有这些病原都属于一大组称为逆转录病毒的病毒。幸运的是，BLV并不对人类健康构成威胁，因为它只感染牛的B淋巴细胞。

详细了解BLV的性能，不仅可以帮助对抗动物疾病，而且也能使我们更好地理解逆转录病毒。逆转录病毒生命周期和感染机制的许多特征，都是共有的。它们的遗传物质包括两个RNA分子，保护在一个大的蛋白结构中，这个蛋白结构作为一个“壳”，被称为病毒衣壳。这种衣壳是由病毒RNA编码的一个单一蛋白的上百个拷贝形成，当病毒需要建立新的粒子时，它们就具有惊人的自组装能力。一旦逆转录病毒侵入宿主细胞，病毒衣壳就被拆卸，脱壳释放遗传物质准备进入到细胞核内，将其本身作为DNA插入细胞的染色体中。该病毒的传染性取决于病毒衣壳在正确的时间内组装和拆卸的能力。因此，关键是要详细地研究它的组织结构。

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乌拉圭巴斯德研究所的研究人员与与乌拉圭医学院合作，表明逆转录病毒衣壳是非常灵活的。此外，研究人员观察到，蛋白质的特定区域是决定因素，在调解这种可塑性中起着关键的作用。这一新的见解，为设计抗病毒药物（用于治疗牛白血病或其他病毒引起的疾病）开启了新的途径。

这项重要的研究成果，得益于在高分辨率上观察BLV病毒衣壳蛋白的三维结构，分辨率可能接近于原子细节。研究人员使用称为X射线衍射的技术，通过准确定义蛋白质的每个原子位于三维空间的什么位置，确定了它的分子结构。最重要的是，所研究的病毒衣壳没有经过任何修改或蛋白质工程。

几年前，为了获得这样的结构图像，科学家们必须在HIV衣壳引入几个突变，才使得蛋白质更刚性，从而影响了对其自然状态的科学观察。对结晶状态的生物分子进行X射线衍射，是阐明它们形状和性能最有效的方法之一，可达到难以想象的细节层次。在乌拉圭巴斯德研究所，研究人员高度纯化并结晶了BLV病毒蛋白质。这些晶体是由蛋白质的六角形配件构成，类似于蜂窝。

本文通讯作者Alejandro Buschiazzo指出，这些发现不仅有助于我们深入了解逆转录病毒的生物学，而且也是乌拉圭巴斯德研究所科学研究的一个里程碑。他最后强调：“这项研究证明，培养学生利用最前沿的技术、关注我们社会的相关问题，是多么的重要。我们把这项成果作为与世界各地同事更强合作的开始，以了解生物学的更多信息，并越来越成功地解决影响我们健康的问题。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Conformational plasticity of a native retroviral capsid revealed by x-ray crystallography
Abstract: Retroviruses depend upon self-assembly of their capsid proteins (core particle) to yield infectious mature virions. Despite the essential role of the retroviral core, its high polymorphism has hindered high-resolution structural analyses. Here, we report the x-ray structure of the native capsid (CA) protein from bovine leukemia virus. CA is organized as hexamers that deviate significantly from 6-fold symmetry, yet adjust to make two-dimensional pseudo-hexagonal arrays that mimic mature retroviral cores. Intra- and interhexameric quasi-equivalent contacts are uncovered, with flexible trimeric lateral contacts among hexamers, yet preserving very similar dimeric interfaces making the lattice. The conformation of each capsid subunit in the hexamer is therefore dictated by long-range interactions, revealing how the hexamers can also assemble into closed core particles, a relevant feature of retrovirus biology.