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科學家解析非洲豬瘟病毒顆粒精細三維結構

2019-10-18 生物物理研究所
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  非洲豬瘟是由非洲豬瘟病毒引起的家豬、野豬的一種急性、熱性、高度接觸性動物傳染病,所有品種和年齡的豬均可感染,發病率和死亡率高可達100%。世界動物衛生組織將其列為法定報告動物疫病,我國也將其列為一類動物疫病。2018年8月3日,農業農村部新聞辦公室通報我國首例非洲豬瘟疫情,隨后病毒很快傳播到全國大部分地區,已經造成巨大經濟損失。目前緊迫需要研發有效的疫苗和防疫手段,用于控制及預防非洲豬瘟疫情。
  非洲豬瘟病毒(ASFV)是一類古老的病毒,1921年就在非洲肯尼亞首次發現,至今有約100年的歷史。近百年來,非洲豬瘟病毒從非洲傳播至歐洲、南美洲、亞洲等多個國家。近一年來,非洲豬瘟病毒傳播速度明顯加快,呈現愈演愈烈趨勢,據國際動物健康組織通報數據顯示,2019年1月至10月期間,曾爆發或者正在爆發非洲豬瘟疫情的國家有26個,包括13個歐洲國家、10個亞洲國家和3個非洲國家,其中亞洲幾個國家的疫情尤為嚴重。
  中國科學院生物物理研究所饒子和/王祥喜團隊和哈爾濱獸醫研究所步志高團隊聯合上海科技大學、清華大學、中科院微生物研究所、中科院武漢病毒研究所、南開大學等單位,于2018年12月開始對非洲豬瘟病毒顆粒和相關抗原分子開展從基礎科研到臨床檢測以及高效疫苗多方面的聯合攻關研究。北京時間2019年10月18日凌晨,饒子和/王祥喜團隊和步志高團隊合作在國際學術期刊《科學》上發表了題為《非洲豬瘟病毒結構及裝配機制》的學術論文。
  該研究成功分離出國內正在爆發的非洲豬瘟病毒流行株。研究人員在上海科技大學電鏡平臺上連續進行了4個月高質量的數據收集,獲得了超過100 T的海量數據,采用單顆粒三維重構方法首次解析了非洲豬瘟病毒全顆粒的三維結構,闡明了非洲豬瘟病毒獨有的5層(外膜、衣殼、雙層內膜、核心殼層和基因組)結構特征。研究發現,病毒顆粒包含3萬余個蛋白亞基,組裝成直徑約為260納米的球形顆粒,是目前近原子分辨率結構得到解析的最大病毒顆粒。
  該研究新鑒定出非洲豬瘟病毒多種結構蛋白,搭建了主要衣殼蛋白p72等原子模型,揭示了非洲豬瘟病毒多種潛在的保護性抗原和關鍵抗原表位信息,闡述了結構蛋白復雜的排列方式和相互作用模式,提出了非洲豬瘟病毒可能的組裝機制,為揭示非洲豬瘟病毒入侵宿主細胞以及逃避和對抗宿主抗病毒免疫的機制提供了重要線索,為開發效果佳、安全性高的新型非洲豬瘟疫苗奠定了基礎。
非洲豬瘟病毒整體結構(左:5層切面圖;右:衣殼層整體結構)
2013年以來,研究團隊解析了4類30余種全病毒原子分辨率的結構,從結構比較中可以看到非洲豬瘟病毒是一個十分巨大、復雜的病原體。
打印 責任編輯:任霄鵬

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