我国科学家合力解析非洲猪瘟病毒颗粒精细三维结构,助力新型疫苗

2019-10-25 08:09:30

非洲猪瘟病毒是一种古老的病毒,1921年首次在肯尼亚发现。自2018年8月3日中国农业和农村事务部报告首例非洲猪瘟疫情以来,该病毒已迅速蔓延至全国大部分地区,造成巨大经济损失。《解放日报上官新闻》记者从中国科学院了解到,中国科学院生物物理研究所饶何姿/王祥喜团队和哈尔滨兽医学院布志高团队已经与上海科技大学、清华大学、微生物研究所、武汉病毒研究所和南开大学联手分析非洲猪瘟病毒颗粒的精细三维结构,为开发一种效果好、安全性高的新型非洲猪瘟疫苗奠定了坚实的基础。北京时间10月18日凌晨2点,饶何姿/王祥喜团队和布志高团队在国际学术期刊《科学》上联合发表了一篇题为“非洲猪瘟病毒的结构和组装机制”的学术论文。

非洲猪瘟病毒的整体结构(左:5层视图;右图:衣壳层的整体结构)

非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒在家猪和野猪中引起的一种急性、热且高度接触的动物传染病。所有品种和年龄的猪都可能被感染,发病率和死亡率可达100%。世界动物卫生组织将其列为合法报告的动物疾病,中国也将其列为一类动物疾病。在过去的一年里,非洲猪瘟病毒的传播速度明显加快,呈增长趋势。根据国际动物卫生组织报告的数据,2019年1月至10月期间,有26个国家爆发或正在爆发非洲猪瘟,包括13个欧洲国家、10个亚洲国家和3个非洲国家,其中几个亚洲国家受到特别影响。目前,迫切需要开发有效的疫苗和防疫方法来控制和预防非洲猪瘟。

从结构比较中,我们可以看出非洲猪瘟病毒是一种非常大而复杂的病原体。

为应对国家的需求和困难,中国科学院生物物理研究所饶何姿/王祥喜团队和哈尔滨兽医学院布志高团队与上海科技大学、清华大学、微生物研究所、武汉病毒研究所、南开大学等单位合作,于2018年12月开始对非洲猪瘟病毒颗粒和相关抗原分子进行联合研究,从基础科学研究到临床试验和高效疫苗。

该研究成功分离出目前在中国爆发的非洲猪瘟病毒流行株。由于病毒的巨大规模,数据收集是一个特别大的挑战。研究人员连续四个月在上海科技大学电子显微镜平台上收集高质量数据,获得了100多吨海量数据。首次用单粒子三维重建方法分析了非洲猪瘟病毒全粒子的三维结构。阐明了非洲猪瘟病毒独特的五层(外膜、衣壳、双层内膜、核壳和基因组)的结构特征。病毒颗粒含有30,000多个蛋白质亚单位,并组装成直径约为260纳米的球形颗粒,这是目前分析近原子分辨率结构的最大病毒颗粒。该研究新鉴定了非洲猪瘟病毒的多种结构蛋白,建立了主要衣壳蛋白p72等原子模型,揭示了非洲猪瘟病毒的多种潜在保护性抗原和关键表位信息,阐述了结构蛋白的复杂排列和相互作用模式,提出了非洲猪瘟病毒可能的组装机制, 为揭示非洲猪瘟病毒侵入宿主细胞、逃避和抵抗宿主抗病毒免疫的机制提供了重要线索,为开发新型高效、高安全性的非洲猪瘟疫苗奠定了坚实的基础。

中国是世界上最大的猪肉生产国和消费国。养猪业在国民经济发展和人民生活中发挥着不可替代的作用。近100年来,非洲猪瘟病毒首次进入中国。在中国科学家的共同努力下,第一场战役取得了胜利,非洲猪瘟病毒的精细结构得到了分析。这是基础研究领域的一项重要研究成果。这也是2003年拉奥·何姿院士领导的研究团队率先攻克世界非典病毒关键蛋白结构,在关键时刻为国家疾病防控贡献知识后,面向国家重大战略需求的基础研究的成功范例。

总编辑:黄海华文字编辑:黄海华专题地图来源:受访者提供图片编辑:邵静

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