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科学家解析非洲猪瘟病毒颗粒精细三维结构

来源:中科院官网    发布时间: 2019-10-18

  非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒引起的家猪、野猪的一种急性、热性、高度接触性动物传染病,所有品种和年龄的猪均可感染,发病率和死亡率高可达100%。世界动物卫生组织将其列为法定报告动物疫病,我国也将其列为一类动物疫病。2018年8月3日,农业农村部新闻办公室通报我国首例非洲猪瘟疫情,随后病毒很快传播到全国大部分地区,已经造成巨大经济损失。目前紧迫需要研发有效的疫苗和防疫手段,用于控制及预防非洲猪瘟疫情。

  非洲猪瘟病毒(ASFV)是一类古老的病毒,1921年就在非洲肯尼亚首次发现,至今有约100年的历史。近百年来,非洲猪瘟病毒从非洲传播至欧洲、南美洲、亚洲等多个国家。近一年来,非洲猪瘟病毒传播速度明显加快,呈现愈演愈烈趋势,据国际动物健康组织通报数据显示,2019年1月至10月期间,曾爆发或者正在爆发非洲猪瘟疫情的国家有26个,包括13个欧洲国家、10个亚洲国家和3个非洲国家,其中亚洲几个国家的疫情尤为严重。

  中国科学院生物物理研究所饶子和/王祥喜团队和哈尔滨兽医研究所步志高团队联合上海科技大学、清华大学、中科院微生物研究所、中科院武汉病毒研究所、南开大学等单位,于2018年12月开始对非洲猪瘟病毒颗粒和相关抗原分子开展从基础科研到临床检测以及高效疫苗多方面的联合攻关研究。北京时间2019年10月18日凌晨,饶子和/王祥喜团队和步志高团队合作在国际学术期刊《科学》上发表了题为《非洲猪瘟病毒结构及装配机制》的学术论文。

  该研究成功分离出国内正在爆发的非洲猪瘟病毒流行株。研究人员在上海科技大学电镜平台上连续进行了4个月高质量的数据收集,获得了超过100 T的海量数据,采用单颗粒三维重构方法首次解析了非洲猪瘟病毒全颗粒的三维结构,阐明了非洲猪瘟病毒独有的5层(外膜、衣壳、双层内膜、核心壳层和基因组)结构特征。研究发现,病毒颗粒包含3万余个蛋白亚基,组装成直径约为260纳米的球形颗粒,是目前近原子分辨率结构得到解析的最大病毒颗粒。

该研究新鉴定出非洲猪瘟病毒多种结构蛋白,搭建了主要衣壳蛋白p72等原子模型,揭示了非洲猪瘟病毒多种潜在的保护性抗原和关键抗原表位信息,阐述了结构蛋白复杂的排列方式和相互作用模式,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入侵宿主细胞以及逃避和对抗宿主抗病毒免疫的机制提供了重要线索,为开发效果佳、安全性高的新型非洲猪瘟疫苗奠定了基础。

  

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非洲猪瘟病毒整体结构(左:5层切面图;右:衣壳层整体结构)


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2013年以来,研究团队解析了4类30余种全病毒原子分辨率的结构,从结构比较中可以看到非洲猪瘟病毒是一个十分巨大、复杂的病原体。

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