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两篇Science解析出疱疹病毒HSV-1/HSV-2衣壳三维结构

来源:本站原创 2018-04-10 23:37

2018年4月10日/生物谷BIOON/---疱疹病毒在遗传和结构上是最为复杂的病毒之一。它高效地到宿主群体中传播,导致一系列人类疾病,包括先天性缺陷和癌症。

疱疹病毒的组装途径分别产生三种不同类型的衣壳:A衣壳、B衣壳和C衣壳。三种衣壳类型都具有成熟的有角度的外壳和一种类似的组装机制。然而,人们对单纯疱疹病毒(HSV)衣壳的结构和组装机制知之甚少。

在一项新的研究中,中科院生物物理研究所的王祥喜(WANG Xiangxi)教授、饶子和(RAO Zihe)教授和章新政(ZHANG Xinzheng)教授与来自湖南师范大学和中国食品药品检定研究院的同事们一起采用分区重建和精确的埃瓦耳德球校正方法,重建出分辨率为3.1Å的单纯疱疹病毒2型(HSV-2)B衣壳结构,构建出它的原子模型,因而加深对HSV-2 B衣壳组装机制的理解。相关研究结果发表在2018年4月6日的Science期刊上,论文标题为“Cryo-EM structure of a herpesvirus capsid at 3.1 Å”。
图片来自王祥喜(WANG Xiangxi)/中科院生物物理研究所。

作为四个主要的结构层之一,直径大约为125nm的疱疹病毒衣壳不仅保护病毒基因组免受机械损伤和其他损伤,而且还在最初感染期间将病毒基因组释放到宿主细胞核中,并在成熟期间包装病毒基因组。

这些研究人员发现主要衣壳蛋白VP5有四种主要的构象异构体,这些构象异构体在构型和组装模式方面表现出显著差异,从而形成广泛的分子间网络。

HSV-2病毒衣壳组装需要将大约4000个蛋白亚基有序地组装成为六聚体(hexamer)、五聚体(pentamer)和三聚体(triplex),从而组装成这种病毒衣壳。每个这样的三聚体由两个衣壳蛋白VP23(这两个VP23蛋白展现出显著不同的构象)和一个衣壳蛋白VP19C组成。这些三聚体在准三重位置插入六聚体和五聚体之间,从而将HSV-2病毒衣壳粘合在一起。6个小分子衣壳蛋白VP26在六聚体的顶部形成环状结构,从而进一步让HSV-2病毒衣壳保持稳定。

基于这种HSV-2病毒衣壳结构,这些研究人员针对利用三聚体和它的由三个VP5形成的共价连接的套索三角形开展HSV-2病毒衣壳的有序组装提出一个模型。这些基本的组装单元随后聚集成符合双重对称的高阶结构,并将新生的组装中间体引导到正确的T = 16(指的是三角形数目为16个)几何形状中。

在另一项新的研究中,来自美国加州大学洛杉矶分校的Xinghong Dai和Z. Hong Zhou利用低温电镜技术解析出与CATC复合物(capsid-associated tegument complex, 衣壳结合被膜复合物)结合在一起的单纯疱疹病毒1型(HSV-1)衣壳的原子结构,其中HSV-1由衣壳蛋白VP5、VP19c、VP23和VP26的多个构象异构体组成,而CATC复合物由被膜蛋白pUL17、pUL25和pUL36组成。相关研究结果发表在同期Science期刊上,论文标题为“Structure of the herpes simplex virus 1 capsid with associated tegument protein complexes ”。

这些发现有助人们进一步理解HSV病毒衣壳组装的促进物和这种病毒衣壳稳定性的结构基础在,这为开发阻断HSV(不论是HSV-1,还是HSV-2)感染的药物奠定基础。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Shuai Yuan, Jialing Wang, Dongjie Zhu et al. Cryo-EM structure of a herpesvirus capsid at 3.1 Å. Science, 06 Apr 2018, 360(6384):eaao7283, doi:10.1126/science.aao7283

Xinghong Dai, Z. Hong Zhou. Structure of the herpes simplex virus 1 capsid with associated tegument protein complexes. Science, 06 Apr 2018, 360(6384):eaao7298, doi:10.1126/science.aao7298

Ekaterina E. Heldwein. Up close with herpesviruses. Science, 06 Apr 2018, 360(6384):34-35, doi:10.1126/science.aat3990

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