武汉地区最新Cell，PNAS两篇文章解析病毒学研究

来自华中农业大学，和武汉病毒研究所的研究人员近期获得两项重要的研究成果，这项分别发表于Cell和PNAS杂志的文章发现了无包被病毒膜侵入机制，以及在真菌中首次发现了DNA病毒。

　　

生物通报道：来自华中农业大学，和武汉病毒研究所的研究人员近期获得两项重要的研究成果，这两项分别发表于Cell和PNAS杂志的文章发现了无包被病毒膜侵入机制，以及在真菌中首次发现了DNA病毒。

第一篇文章中，来自加州大学洛杉矶分校，中科院武汉病毒研究所的研究人员利用单颗粒低温电子显微技术（single-particle cryo-electron microscopy）获得了分辨率为3.3 Å的无包被病毒结构，并由此分析了此类病毒侵入的特点和机制。

无包被病毒为了能进入细胞，需要经由一个休眠到初免的过程，但是相对与包被病毒，比如流感病毒，科学家们对于无包被病毒的膜侵入机制了解的并不多。

在这篇文章中，研究人员通过单颗粒低温电子显微技术获得了分辨率为3.3 Å的，一种水生呼肠孤病毒（aquareovirus）颗粒结构，并通过这一结构分析发现，无包被病毒在初免过程中，膜侵入蛋白会自动剪切，形成一种疏水囊状结构，为病毒侵入作准备。这对于了解无包被病毒的侵入机制，以及一些疾病防治具有重要意义。

第二篇文章中，在真菌中首次发现DNA病毒，他们不仅发现这一病毒的侵染特性与双生病毒具有显著的区别（双生病毒仅能依赖昆虫介体传播，其病毒粒体和DNA均没有转染特性），而且这一病毒可能还具有良好的生防潜能。

感染真菌并在其体内增殖的病毒称为真菌病毒（Mycovirus，或Fungal virus），目前已在所有类型的真菌中发现有真菌病毒；在早期，所有发现的真菌病毒均为RNA病毒，没有发现DNA病毒。利用致病力衰退相关的真菌病毒控制作物真菌病害具有潜在的优势，是国内外生物防治学者致力研究的重要方向之一。

在这篇文章中，研究人员自油菜菌核病病原菌核盘菌致病力衰退菌株DT-8中分离鉴定出DNA病毒（SsHADV-1）。研究表明SsHADV-1与核盘菌的致病力衰退紧密相关，健康菌株一旦获得SsHADV-1将转变成为没有致病力的弱毒菌株。该病毒在分类上与侵染植物的双生病毒科病毒既有一定联系，又有显著区别，是一种新的DNA病毒。证实SsHADV-1可以在寄主的营养体不亲和型个体之间扩散和复制，并引起寄主健康个体出现致病力衰退。在PEG的介导下，SsHADV-1的粒子或其DNA均可以成功转染核盘菌的原生质体。这些研究结果不仅表明SsHADV-1的侵染特性与双生病毒具有显著的区别（双生病毒仅能依赖昆虫介体传播，其病毒粒体和DNA均没有转染特性），而且也预示SsHADV-1具有良好的生防潜能。

在真菌中发现与致病力衰退相关的DNA真菌病毒具有重要的理论意义和实践价值。研究组的后续研究证实SsHADV-1基因组的DNA克隆具有侵染性，通过PCR扩增获得病毒的全长DNA，将其环化后，可以在PEG介导下成功感染核盘菌的原生质体。正如双生病毒已经发展成为研究植物分子生物学特性的遗传工具，SsHADV-1的基因组小，易操作，也可能改造成为一种用于真菌遗传操作的工具。

（生物通：万纹）

原文摘要：

3.3 Å Cryo-EM Structure of a Nonenveloped Virus Reveals a Priming Mechanism for Cell Entry

To achieve cell entry, many nonenveloped viruses must transform from a dormant to a primed state. In contrast to the membrane fusion mechanism of enveloped viruses (e.g., influenza virus), this membrane penetration mechanism is poorly understood. Here, using single-particle cryo-electron microscopy, we report a 3.3 Å structure of the primed, infectious subvirion particle of aquareovirus. The density map reveals side-chain densities of all types of amino acids (except glycine), enabling construction of a full-atom model of the viral particle. Our structure and biochemical results show that priming involves autocleavage of the membrane penetration protein and suggest that Lys84 and Glu76 may facilitate this autocleavage in a nucleophilic attack. We observe a myristoyl group, covalently linked to the N terminus of the penetration protein and embedded in a hydrophobic pocket. These results suggest a well-orchestrated process of nonenveloped virus entry involving autocleavage of the penetration protein prior to exposure of its membrane-insertion finger.
 

作者简介：

方勤, 女，理学博士，中国科学院武汉病毒研究所研究员，博士生导师。1997-1998，1999年先后在美国匹兹堡大学医学院(University of Pittsburgh, School of Medicine) 分子遗传与生化系及日本大阪大学( University of Osaka) )蛋白质研究所进修学习。2008年在美国加州大学洛杉矶分校（UCLA，MIMG/CNSI）进行dsRNA病毒基因组及病毒结构与功能合作研究。长期以来，主要从事草鱼呼肠孤病毒（GCRV）基础生物学与分子生物学的系统研究；开展过HBV诊断试剂的研制与开发应用，卡波氏肉瘤相关疱疹病毒（KSHV）分子流行病学等研究工作。主持承担了国家重点基础研究项目973课题，完成了多项国家自然科学基金资助项目及中国科学院创新课题。在国内外核心刊物发表研究论文50余篇。获国家授权发明专利2项，专著2部。2000年在国际上首次报道GCRV与哺乳动物呼肠孤病毒MRV在基因组水平进化上具有高度的同源性。目前主要研究方向为GCRV衣壳蛋白结构与功能，及病毒非结构蛋白在复制与组装中的功能研究。

近期代表性学术论文 / Selected Publications

1. Cheng, L., Zhu, J., Hui, W.H., Zhang, X., Honig, B., Fang, Q.* & Zhou, Z.H*.  Backbone model of an aquareovirus virion by cryo-electron microscopy and bioinformatics, J Mol Biol, 2010(397)852-863.with cover.
2. Zhu, J.，Cheng, L., Fang, Q., Zhou, Z.H*. & Honig, B*. Building and Refining Protein Models within Cryoelectron Microscopy Density Maps Based on Homology Modeling and Multiscale Structure Refinement. J Mol Biol, 2010(397)835-851.with cover.
3. Cheng Lingpeng, Qin Fang*, Sanket Shah, Ivo C. Atanasov and Z. Hong Zhou*,  Subnanometer-resolution Three-Dimensional Structures of the Grass Carp Reovirus Core and Virion, JMB, 2008, 382：213-222. with cover.
4. Fauziah Mohd Jaafar, -- Qin Fang, -- Houssam Attoui. Complete characterisation of the American grass carp reovirus genome (genus Aquareovirus: family Reoviridae) reveals an evolutionary link between aquareoviruses and coltiviruses. Virology. 2008, 10; 373(2):310-321.
5. Fang Q*, Seng E.K. , Ding Q.Q., Zhang,L.L.  Characterization of Infectious Particles of Grass Carp Reovirus by Treatment with Proteases. Arch Virol, 2008, 153:675-682.
6. Fang Q*., Sanket Shah, Y.Y. Liang, Z. H. Zhou*., 3D Reconstruction and Capsid Protein Characterization of Grass Carp Reovirus. Sciences in China Ser C. Life Sciences, 2005, 48(6):593-600.
7. Attoui, H. , Q. Fang, F. Mohd Jaafar, J. F. Cantaloube, P. Biagini, P. de Micco and X. de Lamballerie. Common Evolutionary Origin of Aquareoviruses and Orthoreoviruses Revealed by Genome Characterization of Golden Shiner Reovirus, Grass Carp Reovirus, Striped Bass Reovirus and Golden ide Reovirus (genus Aquareovirus, family Reoviridae)( 2002). J Gen Virol , 83:1941-1951.
8. Fang Q., Houssam.Attoui, Jean Francois philippe biagini,Zuoyan Zhu,Philippe de Micco,Xavier deLamba.Sequence of Genome Segments 1,2 and 3 of the Grass Carp Reovirus(Genus Aquareovirus,Family Reoviridae), Biochemical and Biophisical Research Communication,2000，274(3),762-766.