廣譜中和抗體D5結合并抑制EV71病毒的結構機制

　　3月3日，國際學術期刊PLOS Pathogens 在線發表了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國家蛋白質科學中心（上海）叢堯課題組與中國科學院上海巴斯德研究所黃忠課題組的合作研究論文Structural Basis for Recognition of Human Enterovirus 71 by a Bivalent Broadly Neutralizing Monoclonal Antibody。該研究采用高分辨率冷凍電鏡技術結合生化分析揭示了抗腸道病毒71（EV71）單克隆抗體D5結合以及抑制病毒的結構基礎，為基于D5抗體的抗EV71藥物開發提供了新思路。

　　手足口病（hand-foot and mouth disease, HFMD）每年都在亞太地區的嬰幼兒中廣泛流行。在中國，每年有上百萬兒童感染手足口病，嚴重影響兒童健康。手足口病主要由腸道病毒感染導致，EV71是最主要的致病原，也是導致重癥手足口病的罪魁禍首。目前，EV71滅活疫苗剛被批準上市，尚無用于治療EV71感染的特異性藥物。黃忠課題組前期自主研發的抗EV71單抗D5擁有強大體外抗病毒活性，可用于進一步開發抗EV71藥物，然而對于該抗體的作用機制及其結構基礎的了解尚不足。冷凍電鏡技術近幾年發展迅速，已成為超大分子復合體高分辨率結構研究的重要手段，但針對病毒－抗體復合物體系，由于其動態性及組成的不均一性，分辨率水平普遍在10 ?左右，只有近期幾個冷凍電鏡結構達到6-8.8 ?。

　　叢堯與黃忠密切合作，帶領博士后葉曉華和樊晨等實驗室成員，依托國家蛋白質科學中心（上海）的先進冷凍電鏡設施，解析了系列不同EV71病毒顆粒與D5抗體形成復合體的高分辨率冷凍電鏡三維結構（最高達4.8 ?），成為首例分辨率突破5 ?的病毒－抗體復合體冷凍電鏡結構。結構分析顯示，D5抗體可以跨越病毒的兩重對稱軸，以雙價的方式結合在成熟病毒顆粒上，該種雙價結合方式很可能具有穩固病毒顆粒，阻礙病毒構象變化的作用，從而抑制后續的病毒基因組釋放。進一步分析表明，D5抗體的結合表位為病毒VP1蛋白的GH loop，該表位在不同EV71亞型間極度保守，并且直接參與病毒與其脫衣殼受體SCARB2蛋白的相互作用。因此，抑制病毒與脫衣殼受體的相互作用是D5抗體的一個主要作用機制。同時，功能實驗顯示D5抗體不僅可以在體外中和多種不同基因型的EV71毒株，而且在體內完全保護小鼠免于致死劑量的EV71病毒感染。該項研究揭示了廣譜保護性抗體D5結合EV71病毒并抑制其感染的結構基礎，從而促進了基于D5的抗EV71單抗藥物的開發。

　　該研究得到國家蛋白質科學中心（上海）冷凍電鏡系統及數據庫與計算分析系統的大力支持。參與該研究的還包括清華大學教授張林琦，及Purdue大學教授Wen Jiang。該研究得到國家自然科學基金委、國家科技部、中國科學院戰略性先導科技專項（B類）和上海市科委等的資助。