中科院、哈佛Nature聯合發表丙肝研究新成果

　　來自中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所、哈佛大學醫學院的研究人員，在新研究中解析了丙型肝炎病毒(HCV)p7離子通道的結構。相關研究發現發表在6月5日的《自然》(Nature)雜志上。

　　上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所的孫兵(Bing Sun)研究員以及周界文(James J. Chou)研究員是這篇論文的共同通訊作者。孫兵博士主要研究方向是病毒結構與非編碼蛋白在感染過程中的致病分子機制，以及尋找宿主細胞中的一些關鍵分子抗病毒的免疫保護作用機制。周界文博士現任哈佛醫學院生物化學與分子藥理學系教授，主要研究方向是利用核磁共振(NMR)的方法來測定膜蛋白結構，理解它們的功能與機制。

　　許多病毒借助于整合膜蛋白(integral membrane protein)和跨膜分子，來完成離子運輸，幫助實現各種病毒入侵和成熟步驟。這些稱之為病毒離子孔道蛋白(viroporin)的膜結構，顯著不同于細菌或真核細胞的離子通道，構造通常極為簡單。因此了解病毒離子孔道蛋白發揮功能的結構基礎可以擴展我們對于通道和轉運蛋白的認識，為治療干預創造出新機遇。

　　HCV是慢性肝炎的主要病原之一，每年約有1.7億人受到HIV感染，常導致肝硬化和肝癌。HCV的基因組含有一個長的開放閱讀框架(ORF)，編碼一個約3100個氨基酸殘基(aa)組成的多蛋白，該蛋白被細胞和病毒蛋白酶切割產生至少10個病毒基因產物：核心蛋白(core)、E1、E2、 p7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A和NS5B蛋白等。

　　P7蛋白是一個介于HCV結構蛋白和非結構蛋白之間的小蛋白，在脂質膜中形成六聚體陽離子通道，在病毒的自然感染過程中起一定的作用。由于p7與任何已知的原核生物和真核生物通道蛋白沒有同源性，研究人員希望能夠了解這一病毒離子孔道蛋白實現選擇性陽離子傳導的結構基礎。金剛烷胺和長烷基鏈的亞氨基糖衍生物可抑制p7形成的陽離子通道，對HCV的治療發揮重要作用。然而在HCV的臨床試驗中，金剛烷胺衍生物的藥物療效存在著極大的差異，不了解p7的詳細分子結構也難以對此進行解釋。

　　在這篇文章中，研究人員利用最新的核磁共振(NMR)技術解析了p7蛋白以及它的藥物結合位點的結構。分析結構揭示出一種不同尋常的六聚體裝配模式，p7單體i不僅與它們的直接相鄰單體發生相互作用，還延伸結合了i+2和i+3單體，形成了一個復雜的、漏斗樣結構。該結構揭示了陽離子選擇的機制：束緊漏斗狹窄末端的一個天冬酰胺/組氨酸環充當了廣泛的陽離子選擇過濾器，而定位于漏斗寬末端的一個精氨酸/賴氨酸環則選擇性地讓陽離子進入到了通道中。

　　研究人員利用全細胞通道通道記錄方法進行功能研究，證實這些殘基對于通道活性至關重要。NMR檢測通道-藥物復合物揭示，周邊螺旋和成孔螺旋之間的六價疏水口袋是金剛烷胺或衍生物的結合位點，化合物特異性結合這一位點有可能導致其構象改變，通過阻止通道開放抑制了陽離子傳導。

　　這些研究結果為p7介導的陽離子傳導以及金剛烷胺衍生物對它的抑制作用提供了合理的分子解釋。