中国科学家在禽流感病毒聚合酶研究中取得重大突破

　　近年来，由H5N1亚型禽流感病毒引起的疫情广泛传播对人类的健康造成全球性的重大威胁。由于病毒的不断变异，开发新型抗流感药物成为各国极为迫切的重大课题。其中，揭示与流感病毒密切相关的蛋白质的三维结构不仅对揭示流感病毒复制机制具有重要科学意义，而且对开发抗流感病毒药物具有重要价值。最近，中国科学家在这一领域取得突破性进展，他们在国际上率先揭示了流感病毒聚合酶关键部分PA亚基与PB1多肽复合体的精细三维结构。

　　2008年7月9日，《Nature》杂志在线发表了他们题为Crystal structure of the polymerase PA_C:PB1_N complex from an avian influenza H5N1 virus的研究论文,这一研究成果填补了对禽流感病毒聚合酶结构领域研究的空白，标志着禽流感病毒的研究在经过多年的沉寂后，再一次迸发出令人瞩目的火花。同时这一结构的解析，为研究禽流感病毒的复制机制，以及设计抗流感病毒的药物提供了真实可用的模型。

　　流感病毒基因组含有8个RNA片段，已知可以编码11种病毒蛋白质。其中，由PA,PB1和PB23个亚基组成的聚合酶复合体是负责病毒基因组RNA复制以及病毒mRNA转录的关键组分，同时由于它的高度保守性、低突变率，成为抗流感病毒药物设计的重要靶点。多年来的研究认为，PB1是病毒RNA聚合酶的催化亚基，负责病毒RNA的复制以及转录；PB2是负责以一种称为“Snatch”的方式夺取宿主mRNA的CAP帽子结构用于病毒mRNA转录。而PA亚基不但参与病毒复制过程，而且还参与病毒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，因而在整个聚合酶复合体的研究中显得格外重要。在经过晶体生长条件筛选、晶体质量优化、高分辨率数据收集、相位解析、电子密度图解释以及结构修正等难关，他们利用全新的思路，解析了PA与PB1氨基端多肽蛋白复合体的2.9埃分辨率晶体结构。该结构清晰显示了PA与PB1多肽相互作用模式，发现该作用位点的氨基酸残基在流感病毒中高度保守，这为广谱抗流感(包括人流感和禽流感)药物研究提供了一个理想的靶蛋白。同时，根据该复合体结构以及已知的一些蛋白突变体研究结果，推测了PA亚基在聚合酶中作用，为进一步功能研究提供了分子基础。这一复合体结构的揭示，对揭示流感病毒聚合酶作用机制以及开展针对流感病毒药物设计工作都具有十分重要意义。

　　这项工作是由中科院生物物理研究所刘迎芳研究员领导的研究组和饶子和院士领导的“南开大学-清华大学-生物物理所联合研究组共同完成。该项合作研究的后续研究工作正在顺利开展, 预计不久还会有新的结果报告。

　　中国农科院哈尔滨兽医研究所陈化兰研究员和中国农科院中检所于康震研究员提供了禽流感病毒(H5N1/goose/Guangdong/1996)的cDNA。该研究课题首先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。

图1: PAC:PB1N复合体的三维结构。其中“龙嘴”部位的紫色飘带为PB1 N端多肽，“龙头”为PA_C亚基； 背景为禽流感病毒的电镜负染图片及病毒颗粒剖面示意图。