小RNA病毒科C亚科重要病原体2A蛋白的结构与功能研究

Picornaviruses are non-enveloped, single-stranded, positive-sense RNA viruses that can lead to major human and animal diseases. Picornaviruses can be roughly categorized into three groups: A, B and C, where group C contains about 20 genera and are evolutionarily the most ancient picornavirues, including some critical human pathogens such as parechovirus, hepatitis A virus and aichivirus. In spite that group A and B have been studied extensively, structural and functional knowledge of some important proteins of group C viruses are lacking. 2As are the most diverse proteins within the picornavirus family. A recent nature paper reported that 2A proteins of group C picornavirues might have similar functions to that of human phospholipase A2(PLA2), facilitating viral genome release and preventing clearance of viruses from host cells. In this research, a combination of structural biological, biochemical and virological technologies will be used to study the structures and functions of multiple 2A proteins of group C picornaviruses, we aim to elucidate the roles 2A proteins play in virus life cycle and to provide the structural basis for the rational design of 2A targeting group C viruses inhibitors.

小RNA病毒是一类无包膜的单股正链RNA病毒，能引起人类和动物的多种重大疾病，可分为A、B、C三个亚科。其中C亚科有近20个病毒属，包括很多人类重要的致病体，如双埃可病毒、甲肝病毒、爱知病毒等，是进化最古老的小RNA病毒。尽管对A、B亚科的研究比较充分，但C亚科病毒重要蛋白的结构与功能尚未清楚。2A蛋白是小RNA病毒科中最不保守的蛋白。最近的Nature文章研究表明，小RNA病毒C亚科的2A蛋白可能与人源磷酸酯酶PLA2蛋白类似，有促进小RNA病毒核酸释放和阻断宿主细胞清除病毒的双功能。然而，至今为止还没有一个小RNA病毒C亚科的2A蛋白结构被解析，且具体功能尚未被鉴定。本项目拟采用结构生物学、生物化学、病毒学等技术对小RNA病毒C亚科病毒属的多个病毒2A蛋白进行结构和功能研究，力争揭示C亚科病毒2A蛋白在病毒生命周期中发挥的功能，为以2A蛋白为靶标的抗C亚科病毒抑制剂的设计提供结构基础。

小RNA病毒是一类无包膜的单股正链RNA病毒，能引起人类和动物的多种重大疾病，其中C亚科是进化最古老的小RNA病毒,包含甲肝病毒等重要病原体。本项目利用蛋白质晶体学解析了小RNA病毒C亚科病毒四种代表型病毒 HPeV3、 LjV、 AiV 以及 SEBV-1 的 2A 蛋白的高分辨率的晶体学三维结构，结构分析发现：小RNA病毒C亚科病毒2A蛋白结构与人源磷酸酯酶PLA2蛋白结构类似，可能具有水解磷酸酯类分子，促进膜融合发生和病毒核酸释放功能。然而，2A蛋白结构的酶活中心处于失活状态，暗示其功能的发挥还需要宿主或病毒其它因子的调控，揭示了病毒感染过程动态的调控机制。此外，在本项目的支持下，还解析甲肝病毒与其中和抗体复合物的三维结构，并基于结构开发小分子抑制剂；解析了小RNA病毒重要病原体肠道病毒柯萨奇A10、埃可病毒E30、埃可病毒E3等不同生命周期全颗粒三维结构以及病毒颗粒与其受体分子或中和抗体复合物的三维结构，揭示了病毒入侵、基因组释放的动态过程以及抗体的中和机制，为疫苗的设计和药物的开发奠定了理论基础。除此，新冠疫情爆发以来，本项目成员积极参与科技抗疫攻关，为我国新冠灭活疫苗和新冠治疗型抗体的开发提供科技支撑。