禽流感病毒RNA聚合酶PA亚基真相被揭示

　　继2008年8月在《自然》杂志上发表禽流感病毒RNA论文之后，中国科学院生物物理研究所研究员刘迎芳领导的课题组和饶子和院士领导的南开大学、清华大学和生物物理所联合实验室，在前期工作的基础上，进一步解析了该RNA聚合酶PA亚基剩余的氨基端（PAN）的高分辨率晶体结构，从而基本完成了对流感病毒聚合酶PA亚基的结构生物学研究工作。他们的研究结果清晰地揭示了PA蛋白具有核酸内切酶功能。这一结果推翻了以往报道的PB1亚基在聚合酶复合体中行使此项功能的推论。2月4日，《自然》再次在线发表了他们的最新合作研究成果，并专门配发了新闻，介绍了这一重要研究成果。

　　据介绍，禽感病毒是含有8个RNA基因组片段的负链RNA病毒，已知可以编码11种病毒蛋白质。其中，PB1、PB2和PA等3个蛋白质亚基组成流感病毒重要的生命机器：流感病毒RNA聚合酶。在禽流感病毒的复制和感染的过程中，流感病毒聚合酶发挥了至关重要的作用，它负责行使病毒基因组RNA的复制以及病毒mRNA转录等多方面功能。其中，PB2蛋白负责捕捉宿主细胞的mRNA分子用于自身mRNA转录，PB1含有聚合酶活性中心，是行使病毒NA的合成功能的催化亚基，而PA在该复合体的功能一直没有明确。研究流感病毒聚合酶的结构，不仅仅对揭示流感病毒聚合酶的作用机制具有重要的科学意义，还将对临床上抗病毒药物的研发提供清晰的分子模型。但是，由于在研究这一复合体中存在种种困难，这一复合体或者其组成的亚基的结构一直没有被揭示。

　　刘迎芳和饶子和抓住这一问题不放，终于逐步系统地解析了H5N1毒株RNA聚合酶复合体PA亚基的基本结构。通过对该结构的分析，他们推测，该蛋白有可能是一个具有新型结构的核酸内切酶。据此，他们进一步开展了一系列的体内和体外的分子生物学、生物化学实验分析，其结果充分证实了他们根据结构分析所作出的推测是正确的。该内切核酸酶活性将使聚合酶复合体捕获的宿主细胞mRNA，被流感病毒聚合酶内切酶切割，以用于病毒mRNA转录。这一活性的缺失，将造成病毒不能在细胞内转录mRNA。这一结论首次清晰地揭示了PA参与病毒转录功能的一个重要分子机制，同时还首次证明了禽流感病毒RNA聚合酶中所具有的核酸内切酶功能是在PA亚基上，而不是在以往人们报道的PB1亚基上。这一研究结果不仅揭示了PA的功能机制，而且还为相关药物研发提供了一个新的原子水平的精细结构平台。

　　据中科院生命科学与生物技术局相关人士介绍，目前，除了国内禽流感疫情外，由于禽鸟迁徙等原因，我国周边国家的禽流感疫情也不容忽视。印尼是目前世界上禽流感疫情最严重的国家，截至2008年底，该国共发生人感染禽流感病例139例，其中113人死亡；越南仅次于印尼，截至2008年底，共有107个病例，其中52人死亡。此外，印度、孟加拉、越南也陆续暴发疫情。尽管由于各国加强监督及加速扑杀可能染病的家禽，在亚洲，至今已有高达5亿只家禽死于禽流感或为控制疫情而被扑杀，H5N1致命病例过去两年连续减少，家禽暴发疫情的国家近年也减少了，但是禽流感的威胁始终挥之不去。自2003年暴发疫情后，H5N1一直保持在“最低程度的散发，多次却骤然爆发”状态。

　　刘迎芳说，在此项最新研究工作中，英国牛津大学的Ervin Fodor博士及TaoDeng博士、新加坡国立大学RuowenGe博士等亦参与了部分研究工作，美国APS同步辐射中心教授张荣光在数据收集中也提供了帮助。此外，中国农科院陈化兰、于康镇教授提供了病毒基因。

　　该研究课题得到了国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的扶持和资助。

　　【《财经网》专稿/记者徐超】进入2009年以来，高致病性（H5N1）禽流感在中国可谓来势凶猛。仅在刚刚过去的1月，就有八人先后感染禽流感，其中五人最终罹难。

　　而从1997年至今，根据世界卫生组织的统计，全世界已经有404人感染高致病性禽流感，其中254人死亡。

　　尽管科学家对禽流感病毒的研究已经持续了将近12年，但是，对其致病机理、传播途径的认识仍很有限。不过，2009年2月5日，来自中国、法国的科学家在英国《自然》杂志上发表的两篇论文，让人类对禽流感病毒的认识更近了一步。

　　其中，来自中国的论文，是由中国科学院院士、南开大学校长、清华大学结构生物学实验室负责人饶子和以及中国科学院生物物理研究所研究员刘迎秋所在的课题组共同完成的。

　　这两篇独立完成的论文中，揭示出禽流感病毒（H5N1）聚合酶的关键部分，正是位于PA蛋白质的N端结构域。

　　如果能够开发出一种抑制该区域活性的药物，那么这种药物不但能治愈禽流感患者，而且能保护人类免受所有流感的侵扰。

　　当外来病毒入侵我们身体的时候，身体内的免疫系统就会应激释放抗体来与病毒作战，但抗体并不总是能占上风，有时候也会一败涂地，H5N1就是打败抗体的病毒之一。这种病毒取胜的关键就在于，H5N1属于RNA病毒，而RNA病毒中有一种特殊的酶——RNA聚合酶；在RNA聚合酶的帮助下，H5N1病毒能够不断变异，从而逃过抗体和药物的阻拦，并侵入正常细胞。

　　流感病毒中的RNA聚合酶是由三种独立的蛋白质组成，分别是PA、PB1和PB2。这三个蛋白质就像一台发动机，一旦侵入正常细胞就能立刻开始工作。

　　其中，PB1和PB2在病毒基因组转录到宿主细胞的过程中，起着“牵线搭桥”的作用，其功能比较清楚。但饶子和院士在接受《财经》记者采访时表示，很长一段时间内，科学家并不十分清楚PA的功能，只是猜测PA不但参与病毒复制过程，而且参与病毒RNA转录、内切核酸酶活性、具有蛋白酶活性以及参与病毒粒子组装等多种病毒活动过程等。

　　早在2008年8月，饶子和和刘迎芳的研究小组，就在《自然》杂志上联合发表文章，揭示了PA蛋白质C端结构域与PB1多肽复合体的精细三维结构。这一研究，为禽流感的治疗提供了一个潜在的靶点，当时就引起了人们的广泛关注。

　　而在此次研究中，这两个小组解析了PA蛋白质N端结构域的蛋白质三维结构。通过X光衍射，他们发现，PA蛋白质N端结合一个镁离子，且具有内切核酸酶的结构特征。而核酸内切酶活性一旦缺失，就会导致病毒RNA聚合酶无法在宿主细胞内复制病毒RNA，即无法顺利入侵正常细胞。

　　饶子和院士对《财经》记者解释说，因为流感病毒具有一个共同的特点：PA、PB1和PB2组成的聚合酶具有高度保守型，即无论流感病毒本身怎么变化，这三个蛋白质都不变。也就是说，只要能找到一种抑制聚合酶活性的广谱药物，就能够抵抗所有的流感。

　　不过，他也对《财经》记者强调，目前这一进展仍处于基础研究阶段，尚无法预测这种特效广谱药物何时能够面世。毕竟，一种新的药物的问世，要经过毒性、活性以及动物试验等多个阶段；而传统上一种新药的研制周期，往往长达十多年。■ (责任编辑：泉水)

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