小反刍兽疫病毒与受体介导细胞膜融合的分子机制

Peste des petits ruminants (PPR) is an acute, highly contagious and economically important viral disease in small ruminants, especially goats and sheep. PPR virus (PPRV) is a member of the genus Morbillivirus, family Paramyxoviridae. PPR is one of A class infectious diseases by OIE, and one of I type animal epidemic diseases in china. PPRV infection was officially reported in the Ngari region of western Tibet of our country in July 2007. It is a great threat to animal health in our country. At present reports of the fusion mechanism in the invasion process is rare.This project aims to resolve the structures of receptors in a complex with PPRV attachment （hemagglutinin） protein (PPRV-H) by molecular modeling, and focuses on the molecular mechanism of SLAM interaction with PPRV-H and PPRV fusion protein (PPRV-F) in the fusion process. We will determine the key sites of virus interaction with its receptors, and clarity the fusion mechanism of PPRV. The results will provide the evidence for understanding of viral pathogenic mechanisms, development of novel recombinant vaccines and antiviral drugs.

小反刍兽疫是由副粘病毒科麻疹病毒属小反刍兽疫病毒引起的一种急性、热性、高度接触性传染病，被OIE列为法定报告的A 类传染病，我国将其列为一类动物疫病，发病率和致死率极高，危害巨大。2007年我国首次报道在西藏发生了PPR疫情，严重的威胁了我国的动物卫生安全。目前关于该病毒入侵宿主过程中融合机制方面的研究还是空白。本项目拟通过分子模拟解析附着蛋白（血凝素蛋白）与受体复合物的结构，并以受体SLAM为主研究其与病毒附着蛋白、融合蛋白在融合过程中相互作用的分子机制，确定病毒与受体相互作用的关键位点，阐明小反刍兽疫病毒的融合机制。这将明确小反刍兽疫病毒致病机制，并为PPRV新型重组疫苗和抗病毒药物的研制奠定坚实的基础。

副粘病毒在侵入细胞的过程中通过两种囊膜糖蛋白—附着蛋白(识别、结合相应的特异性受体)和融合蛋白介导病毒囊膜和宿主细胞膜的融合过程。本项目通过分子模拟解析了小反刍兽疫病毒附着蛋白（H）与受体复合物的分子结构，发现H蛋白头部结构中β4-β6结构域是其与受体相互作用的关键区域，其中受体SLAM主要作用于β5和β6沟槽之间，而Nectin 4主要作用于β4和β5沟槽之间。虚拟突变预测发现，H蛋白与两种受体相互作用的关键氨基酸位点基本不重合。免疫共沉淀和表面等离子共振技术检测显示，H与F、HR1、HR2、SLAM、Nectin4间均能发生作用，其中疫苗株病毒H（Hv）/野毒株病毒H（Hw）-HR2、Hv/Hw-Nectin4的结合力分别强于Hv/Hw-HR1和Hv/Hw-Nectin4的结合力。SLAM N端29-136是决定SLAM与PPRV H蛋白结合的关键氨基酸区段，建立了增强PPRV复制的Vero/Slam敏感细胞亚克隆。促融合实验表明，表达F蛋白的细胞中均存在合胞体，而且与H蛋白共表达时合胞体数明显多于无H蛋白的；H、F和受体共表达时蛋白的分布发生极化并形成了Co-Capping现象。本研究结果表明，F蛋白是病毒融合过程所必需的，其HR2区和受体Nectin4在融合过程中发挥主要作用；H蛋白有助于诱导细胞融合。这为揭示小反刍兽疫病毒入侵机制、预防和靶向治疗药物的研制提供理论基础。