人肠道病毒71型及其Fab抗体复合物的冷冻电镜高分辨三维结构研究

人肠道病毒71型（EV71）是一种严重威胁婴幼儿健康的病原体，除引发流行性手足口病外，还可以引起无菌性脑膜炎等多种与神经系统相关的疾病，目前尚无针对EV71的疫苗或特效药物，已知的中和抗体并不能完全阻止病毒感染，人们对EV71病毒的了解并不深入，至今尚无EV71病毒的结构信息，甚至对EV71的体内入侵和复制的完整过程也了解的不多。本研究拟采用冷冻电镜技术，从结构入手对该病毒进行三个方面的研究：首先应用单颗粒技术对野生型EV71病毒进行高分辨结构研究；其次应用单颗粒技术对EV71-Fab抗体复合物复合物进行较高分辨率的研究；最后结合分子建模技术分别构建它们的分子模型从而确定关键功能位点，尤其是与入侵、复制和组装相关的功能位点。本研究成果对于了解EV71病毒的完整生活周期、疫苗研究和基于分子结构的药物设计均具有重要意义。

人肠道病毒71型（EV71）是一种严重威胁婴幼儿健康的病原体，除引发流行性手足口病外，还可以引起无菌性脑膜炎等多种与神经系统相关的疾病，目前尚无针对EV71的疫苗或特效药物，已知的中和抗体并不能完全阻止病毒感染，人们对野生EV71病毒的了解并不深入，从2012年至2014年，对EV71病毒的研究有了若干突破性的进展，2012年，中国中科院生物物理研究所（Nature Structural & Molecular Biology，31 January 2012）和美国Purdue大学（Science，8 June 2012）先后发表了EV71体外组装颗粒的晶体结构，这为人们进一步深入了解EV71的致病机制打下了结构基础，至2014年，多个研究团队对EV71病毒的抗体（Lee H，J. Virol.，2013; Minqing Gong, J. Virol.，2014）、受体（Minghao Dang,Protein & Cell，2014）和抑制剂（Luigi De Colibus, Nature Structural & Molecular Biology，2014）等进行了深入研究，成果斐然。这些成果即给了本课题组很大压力，也给了我们很大的帮助，因为本课题聚焦的是野生EV71颗粒的高分辨结构解析，而目前的结果基本是基于表达组装的EV71病毒的VLP颗粒，对野生EV71病毒的体内入侵和复制的完整过程也没有直接的观测证据。本研究拟解决的是野生病毒的结构以及观察活性病毒入侵细胞以及复制的过程，这些结构信息和基本观测数据，无疑具有不可替代的科研价值。本研究拟采用冷冻电镜技术，从结构入手对该病毒进行三个方面的研究：首先应用单颗粒技术对野生型EV71病毒进行高分辨结构研究；其次应用单颗粒技术对EV71-Fab抗体复合物复合物进行较高分辨率的研究；最后结合分子建模技术分别构建它们的分子模型从而确定关键功能位点，尤其是与入侵、复制和组装相关的功能位点。到目前为止，三个目标均未达成预期结果。其中，对野生型EV71病毒的结构的分辨率目前为0.78纳米，对EV71-Fab的结构分辨率为2.3纳米，由于分辨率未达到可以进行分子建模的要求，因此并未基于本结构进行分子建模，但引用了晶体结构进行了结构拟合，目前发现：野生病毒的结构与VLP结构仍然存在一定的差异。