Science解析出皰疹病毒HSV-1HSV-2衣殼三維結(jié)構(gòu)

皰疹病毒在遺傳和結(jié)構(gòu)上是最為復(fù)雜的病毒之一。它高效地到宿主群體中傳播，導(dǎo)致一系列人類疾病，包括先天性缺陷和癌癥。

皰疹病毒的組裝途徑分別產(chǎn)生三種不同類型的衣殼：A衣殼、B衣殼和C衣殼。三種衣殼類型都具有成熟的有角度的外殼和一種類似的組裝機(jī)制。然而，人們對單純皰疹病毒（HSV）衣殼的結(jié)構(gòu)和組裝機(jī)制知之甚少。

在一項(xiàng)新的研究中，中科院生物物理研究所的王祥喜（WANG Xiangxi）教授、饒子和（RAO Zihe）教授和章新政（ZHANG Xinzheng）教授與來自湖南師范大學(xué)和中國食品藥品檢定研究院的同事們一起采用分區(qū)重建和精確的埃瓦耳德球校正方法，重建出分辨率為3.1?的單純皰疹病毒2型（HSV-2）B衣殼結(jié)構(gòu)，構(gòu)建出它的原子模型，因而加深對HSV-2 B衣殼組裝機(jī)制的理解。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年4月6日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Cryo-EM structure of a herpesvirus capsid at 3.1 ?”。

作為四個(gè)主要的結(jié)構(gòu)層之一，直徑大約為125nm的皰疹病毒衣殼不僅保護(hù)病毒基因組免受機(jī)械損傷和其他損傷，而且還在最初感染期間將病毒基因組釋放到宿主細(xì)胞核中，并在成熟期間包裝病毒基因組。

這些研究人員發(fā)現(xiàn)主要衣殼蛋白VP5有四種主要的構(gòu)象異構(gòu)體，這些構(gòu)象異構(gòu)體在構(gòu)型和組裝模式方面表現(xiàn)出顯著差異，從而形成廣泛的分子間網(wǎng)絡(luò)。

HSV-2病毒衣殼組裝需要將大約4000個(gè)蛋白亞基有序地組裝成為六聚體（hexamer）、五聚體（pentamer）和三聚體（triplex），從而組裝成這種病毒衣殼。每個(gè)這樣的三聚體由兩個(gè)衣殼蛋白VP23（這兩個(gè)VP23蛋白展現(xiàn)出顯著不同的構(gòu)象）和一個(gè)衣殼蛋白VP19C組成。這些三聚體在準(zhǔn)三重位置插入六聚體和五聚體之間，從而將HSV-2病毒衣殼粘合在一起。6個(gè)小分子衣殼蛋白VP26在六聚體的頂部形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步讓HSV-2病毒衣殼保持穩(wěn)定。

基于這種HSV-2病毒衣殼結(jié)構(gòu)，這些研究人員針對利用三聚體和它的由三個(gè)VP5形成的共價(jià)連接的套索三角形開展HSV-2病毒衣殼的有序組裝提出一個(gè)模型。這些基本的組裝單元隨后聚集成符合雙重對稱的高階結(jié)構(gòu)，并將新生的組裝中間體引導(dǎo)到正確的T = 16（指的是三角形數(shù)目為16個(gè)）幾何形狀中。

在另一項(xiàng)新的研究中，來自美國加州大學(xué)洛杉磯分校的Xinghong Dai和Z. Hong Zhou利用低溫電鏡技術(shù)解析出與CATC復(fù)合物（capsid-associated tegument complex, 衣殼結(jié)合被膜復(fù)合物）結(jié)合在一起的單純皰疹病毒1型（HSV-1）衣殼的原子結(jié)構(gòu)，其中HSV-1由衣殼蛋白VP5、VP19c、VP23和VP26的多個(gè)構(gòu)象異構(gòu)體組成，而CATC復(fù)合物由被膜蛋白pUL17、pUL25和pUL36組成。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在同期Science期刊上，論文標(biāo)題為“Structure of the herpes simplex virus 1 capsid with associated tegument protein complexes ”。

這些發(fā)現(xiàn)有助人們進(jìn)一步理解HSV病毒衣殼組裝的促進(jìn)物和這種病毒衣殼穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)在，這為開發(fā)阻斷HSV（不論是HSV-1，還是HSV-2）感染的藥物奠定基礎(chǔ)。