寨卡病毒甲基转移酶结构研究

发布时间：2020-08-05 22:04

【摘要】：2015年伊始,寨卡病毒在南美洲大范围爆发,并迅速传播。在感染最严重的疫区巴西,出现了大量新生儿患有小头畸形症的病例,最终证明小头症的引起与寨卡病毒相关。除能引起小头畸形症外,寨卡病毒还可能使新生儿患有眼部疾病,严重时可能造成成年人患有格林巴利综合症,给患者的生活以及当地地区的发展都带来了致命的打击。然而目前针对包括寨卡病毒在内的黄病毒均还没有有效的治疗方法,因此开展关于寨卡病毒重要蛋白的基础研究,迫在眉睫,旨在通过解析寨卡病毒关键蛋白的高分辨率晶体结构,推动开发靶向寨卡病毒的特效药物。寨卡病毒甲基转移酶在病毒复制中具有重要作用,通过两步甲基反应,催化形成病毒遗传物质5′端的帽子结构,这个帽子结构可以帮助病毒的核酸物质免受宿主细胞体内核酸外切酶的切割,同时可以辅助病毒完成免疫逃逸,有利于病毒在宿主体内的大量复制。缺乏N-7位置甲基化的病毒无法在宿主内完成扩增,这也使得甲基转移酶成为一个重要的药物靶点。此外,黄病毒在宿主细胞体内可以通过干扰Ⅰ型干扰素介导的信号通路传递来顺利完成大量复制,在此过程中,NS5蛋白通过与STAT2相互作用,最终导致STAT2的降解使得信号传递被终止。而甲基转移酶结构域对STAT2表达的抑制程度要远高于聚合酶结构域,目前认为NS5蛋白与STAT2相互作用的区域可能位于甲基转移酶结构域中。因此,开展关于寨卡病毒甲基转移酶结构域的研究对完善甲基转移酶催化机制,以及探究病毒逃避干扰素反应的具体途径具有重要作用。本论文中,我们利用结构生物学方法解析了寨卡病毒甲基转移酶与SAH复合物的高分辨率晶体结构,详细分析了此结构,并对寨卡病毒甲基转移酶催化过程中结合SAM与SAH的构象变化进行了比较,对于日后催化机制的完整提出奠定了基础。此外在小分子抑制剂的研究中,将获得的寨卡病毒甲基转移酶与西奈芬净复合物结构同原有结构进行比较,为日后药物设计提供结构基础。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R373;Q55
【图文】：

地理分布图,病毒传播

将近 5000 人出现了感染症状[8]。2013 年和 2014 年，在法属波利尼西亚爆发了一次疫情，有 32000 人出现感染寨卡病毒的症状，大部分患者出现的症状同之前在雅浦岛相似，但是有些患者出现了较严重的神经性疾病格林巴利综合症（Guillian-Barre 综合征）[9]。随后在一些太平洋岛屿，新科里多尼亚（2014）[10]，复活岛（2014）[11]，库克群岛（2014）[12]，萨摩亚（2015）和美属萨摩亚（2016）都出现了感染寨卡病毒的病例。与这些爆发形成鲜明对比的是，过去的六年之中在泰国[13, 14]，东马来西亚（沙巴）[15]，柬埔寨[16]，菲律宾[17]和印度尼西亚[18]这些国家只有感染寨卡病毒的零星报道。2014 年末，在巴西的东北部很多病人出现了红疹，发烧，关节痛的病症。随后在 2015 年的 1 月，疾病迅速蔓延[19]。2015 年 4 月 29 日，研究人员宣布寨卡病毒可能是当前疾病爆发的根本原因。到 11 月，病毒传播覆盖了巴西 14 个地区[20]，2016 年 3 月，北美已经有 33 个国家出现了寨卡病毒的感染病例[21, 22]，随后寨卡病毒更是快速传播到了世界上的 65 个国家[23]。面对寨卡病毒的快速传播形势，以及全球一体化程度的加深，寨卡病毒对人们造成的威胁日益严重。

5′非编码区,黄病毒,非结构蛋白,非编码区

第 1 章引言长约 11kb 的 RNA，在 5′端具有一个甲基化的帽子，和细胞的 RNA 不同，其 3′端缺少多聚腺苷酸的尾巴。整个基因组包括 5′非编码区，独立的开放阅读框和 3′端的非编码区三个部分。黄病毒的 5′非编码区二级结构已经被确定，其包含有 5个茎环结构，但是 5′非编码区在不同的黄病毒之间相对不保守。在不同的虫媒病毒当中 3′端的非编码区组合方式均不同，但是他们均具有相同的保守区域、重复序列以及二级结构。开放阅读框编码一个长的多聚蛋白，随后在宿主和病毒自身编码的蛋白酶的切割作用下，形成三个结构蛋白：衣壳蛋白（C），膜蛋白前体（prM）,包膜蛋白（E）和 7 个非结构蛋白 NS1，NS2A，NS2B，NS3，NS4A，NS4B 和 NS5。两类蛋白在病毒的生活周期中起不同的作用，结构蛋白主要负责病毒颗粒的形成以及病毒的入侵和组装；非结构蛋白则帮助病毒完成复制和免疫逃逸等过程。

示意图,脂筏,结构作用,蛋白

天津大学硕士学位论文细胞内，细胞内膜在脂筏结构附近重新排列，而 C 蛋白也会在脂筏附近大量积累[47]。ST148，靶向 C 蛋白，对 DENV-2 型病毒具有较好的抑制效果，可通过破坏细胞脂筏结构和 C 蛋白的相互作用来抑制病毒的复制[48]。此外黄病毒的 C 蛋白可与宿主细胞核内蛋白核仁素（NCL）发生相互作用从而抑制病毒的生长，因此也有研究通过干扰病毒 C 蛋白与 NCL 的相互作用从而抑制黄病毒的相关复制。

【相似文献】