王新泉張林琦等發(fā)文揭示中東呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒侵染細胞的分子機制
清華新聞網7月10日電 7月9日，清華大學生命科學學院王新泉和醫(yī)學院張林琦教授所帶領的團隊在Cell Research（細胞研究）聯(lián)合發(fā)表題為“Structure of MERS-CoV spike receptor- binding domain complexed with human receptor DPP4”（中東呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒表面S蛋白與人受體二肽基肽酶4復合物結構）的研究論文，揭示中東呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）侵染細胞的分子機制。清華大學生命科學學院博士生王年爽和醫(yī)學院史宣玲助理研究員為本研究論文的共同第一作者，王新泉和張林琦教授為本論文的共同通訊作者。
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圖為MERS-CoV RBD與人受體DPP4胞外結構域復合物的三維結構。
MERS-CoV是2012年于中東地區(qū)首先發(fā)現(xiàn)的一種新型冠狀病毒，與嚴重急性呼吸道綜合征冠狀病毒（SARS-CoV）同屬于β冠狀病毒。MERS病人在臨床上表現(xiàn)出與SARS非常相似的癥狀，致死率目前超過50%，遠高于10年前SARS 病毒流行期間10%的致死率。人們對MERS-CoV仍知之甚少，來自何處、如何傳播均不了解，因此，MERS-CoV已成為全球的一個重要健康威脅。2013年3月，荷蘭科學家發(fā)現(xiàn)一種名為二肽基肽酶4（DPP 4）的細胞表面蛋白是MERS-CoV的受體，MERS-CoV通過其表面S蛋白與DPP4結合，進而侵入人體細胞。
王新泉和張林琦教授實驗室協(xié)同合作，首先利用生物化學方法確定S蛋白上367-606位氨基酸殘基組成MERS-CoV的DPP4受體結合區(qū)（receptor-binding domain, RBD），并采用蛋白質晶體學方法解析了MERS-CoV RBD與人受體DPP4胞外結構域復合物的三維結構。雖然 MERS-CoV與 SARS-CoV采用不同的受體分子侵染人體細胞，結構比較表明它們S蛋白RBD區(qū)域的骨架部分（core subdomain）結構相似，而這兩種病毒直接參與受體結合的區(qū)域（receptor-binding subdomain）則結構差異明顯。這進一步表明冠狀病毒受體結合區(qū)域屬于高變異區(qū)，該部分的高突變率賦予了冠狀病毒利用不同受體侵染不同宿主的能力。結構分析還表明MERS-CoV RBD和受體DPP4通過分子表面形狀和電荷的互補性相互作用，通過生化分析和假病毒侵染實驗，研究人員進一步確定了MERS-CoV 表面S蛋白結合DPP4受體和侵染細胞的關鍵氨基酸位點。以上實驗結果不僅在原子水平揭示了MERS病毒的侵染機理，更為針對MERS-CoV表面S蛋白的疫苗研發(fā)和藥物研究提供了寶貴的結構信息。
清華大學生命科學學院陳應華教授實驗室也參與了此項工作，上海同步輻射光源為晶體衍射數(shù)據(jù)收集提供了及時有效的支持。
供稿：生命學院 編輯：襄樺
