生物物理所等关于手足口病毒EV71的研究取得重要进展

EV71成熟病毒颗粒及空病毒颗粒的晶体结构

　　3月4日，国际学术期刊《自然—结构与分子生物学》在线发表了中国科学院生物物理研究所饶子和课题组有关手足口病毒EV71的最新研究成果（DOI:doi:10.1038/nsmb.2255）。

　　2008年3月，安徽省阜阳市发生了严重的手足口病疫情，在短短两个月时间内，阜阳市出现手足口病三千七百余例，死亡二十二人，引起了全社会的关注。此次疫情很快被确认为肠道病毒EV71感染。2008年5月，卫生部迅速将手足口病列入我国丙类传染病进行管理。截至到今天，在不到4年的时间内，全国一共出现超过400万新发病例，导致接近2000人死亡，其中绝大部分是5岁以下的儿童。手足口病的流行对我国的公共卫生安全造成了巨大的威胁，并且由于缺乏针对EV71病毒的疫苗及特效药物，这种威胁直到今天仍然存在。

　　饶子和院士带领的研究组通过与中国药品生物制品检定院王军志教授研究组以及英国牛津大学Stuart教授研究组等合作，在完成病毒培养纯化、高质量晶体生长、衍射数据收集以及结构解析等一系列关键步骤之后，成功解析了EV71病毒两种截然不同的病毒颗粒的高分辨率晶体结构。这是全世界范围内首次获得手足口病致病病毒EV71的高分辨率三维结构，也是第一次同时获得了同一种病毒的两种不同构象的高分辨率三维结构。其中，EV71全病毒颗粒直径达到340埃，整个衣壳由240个蛋白质亚基，约40.8万个原子（不包含氢原子）构成，总分子量达到570万道尔顿，是迄今为止由我国科学家所解析的最大复合物结构。

　　在对体外培养获得EV71病毒进行初步纯化和检测时，研究组发现了两种性质差别极大的EV71病毒颗粒。其中一种是正常的，包含有完整基因组的全病毒颗粒，另外一种则是不包含基因组的，体积稍微膨胀的空心病毒颗粒。这一意外发现引起了研究组成员的浓厚兴趣。经过精心设计的实验，科研人员分离了这两种颗粒，分别对其进行了晶体培育，并最终解析了这两种EV71病毒颗粒的高分辨率晶体结构。

　　通过对EV71全病毒颗粒结构的仔细分析，研究人员确定了EV71病毒与宿主细胞受体作用的区域，并且鉴定出EV71病毒潜在的抗原表位。这些发现将为发展针对EV71病毒的高效疫苗，以及特异性的治疗性抗体提供了坚实的结构基础。

　　此外，通过对两种病毒颗粒结构的比较，研究人员还发现空心病毒颗粒的表面出现了90个成规律分布的孔洞。由此研究人员推测，这些孔洞可以作为病毒脱衣壳过程中RNA基因组外输的通道。脱衣壳是病毒侵染宿主所必经的步骤，此前研究表明，肠道病毒属的病毒在黏附到宿主细胞表面后，会被内吞至宿主细胞内而形成内涵体。在内涵体中，病毒完成脱衣壳过程，将由衣壳包裹的RNA基因组释放至宿主细胞内。肠道病毒的脱衣壳过程对于其侵染宿主十分关键，但其详细机制至今仍然不为人们所知。虽然学术界对这一过程存在着各种推测，提出了多种可能的机制，但因为缺乏关键的结构信息，没有任何一种机制能够得到广泛的承认。而此次观察到的EV71空心病毒颗粒表面所出现的巨大孔洞，让研究人员提出了一种全新、令人信服的肠道病毒脱衣壳机制。

　　另外，研究人员发现EV71病毒衣壳蛋白VP1中一个保守的疏水口袋可能是潜在的药物结合靶点。通过针对性地设计小分子抑制剂，可以抑制该疏水口袋的构象变化，从而达到抑制EV71病毒脱衣壳过程，阻断EV71病毒在人体内的复制，最终治疗由EV71病毒感染所引起的手足口病的目的。　 

　　这些成果的获取，为更加深入地了解EV71病毒的致病机制，以及发展针对性的预防及治疗手段提供了坚实的基础。目前，饶子和研究组正在此基础上，针对EV71病毒进一步开展疫苗、治疗性抗体及小分子抑制剂的研究，争取为攻克手足口病这一严重威胁我国公共健康安全的重大疾病做出更大贡献。