農(nóng)業(yè)農(nóng)村部:11月16日全國農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場豬肉平均價(jià)格為33.30元/公
2022-12-03
更新時(shí)間:2022-06-03 20:07:43作者:未知
非洲豬瘟100%的致死率令養(yǎng)殖場措手不及,侵入豬身體里的病毒為什么可以長驅(qū)直入?有沒有什么主意能夠阻撓它的入侵呢?
日前,我國重旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、遺傳工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室甘建華課題組與李繼喜課題組合作,研究解析了非洲豬瘟病毒DNA修重通路上一種關(guān)鍵酶的結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究成績在線發(fā)表于《自然·通訊》。
這種關(guān)鍵酶是銜接酶,被稱為基因“針線”,用于將不同的DNA片段銜接起來。這次通過解析非洲豬瘟病毒DNA銜接酶的分子機(jī)制,研究團(tuán)隊(duì)找到了非洲豬瘟病毒的保守位點(diǎn),為針對(duì)非洲豬瘟病毒DNA修重通路蛋白的藥物設(shè)計(jì)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
斷尾求生,病毒躲過宿主免疫系統(tǒng)
“人們會(huì)發(fā)明,患了豬瘟的病豬會(huì)發(fā)生脾臟腫大,脾臟是重要的免疫器官,那說明它的免疫系統(tǒng)‘奮力作戰(zhàn)’了?!崩罾^喜說,但是非洲豬瘟病毒很聰明,在陷入體內(nèi)后會(huì)不斷變幻,讓免疫系統(tǒng)“抓不到”。
它的變幻很像壁虎的“斷尾求生”。“對(duì)于宿主免疫系統(tǒng)要攻擊的DNA片段,它會(huì)剪切掉,然后再重新‘長出來’?!崩罾^喜說?!伴L出來”意味著DNA的延長、重組,這個(gè)過程需要兩種DNA聚合酶(X和P)和一種DNA銜接酶。
“有這3種酶參加的整個(gè)過程形成了一套盡整的DNA修重通路?!崩罾^喜說,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)解出寥玟中的一種聚合酶,文章2017年發(fā)表,揭示了聚合酶X擁有一個(gè)孤特的磷酸根識(shí)辭位點(diǎn);另一種聚合酶的研究已經(jīng)收尾,正在進(jìn)行結(jié)果清理和論文編寫工作,至此團(tuán)隊(duì)已經(jīng)“全面打通”整個(gè)通路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
病毒更狡猾的地方在于它新長出來的DNA片段和原來的不同,使得宿主體內(nèi)的免疫系統(tǒng)措手不及,難以鎖定攻擊目標(biāo)。非洲豬瘟病毒也是如此,其基因組修重時(shí)會(huì)發(fā)生突變,讓免疫系統(tǒng)無法精準(zhǔn)識(shí)辭,進(jìn)而使得針對(duì)它們的狙擊,無法奏效。
分辨率高,晶體法定格“繡娘”手法
俗話說,“萬變不離其宗”。既然病毒DNA修重時(shí)有千變?nèi)f化,有沒有約摸找到所謂的“宗”即保守區(qū)呢?
這就要對(duì)關(guān)鍵酶進(jìn)行高精度的結(jié)構(gòu)解析。團(tuán)隊(duì)選擇了X-射線晶體學(xué)主意,與聲名鵲起的寒凍電鏡主意相比,前者的分辨率更高,且一旦摸索好條件后,更易重重。
結(jié)晶條件的摸索卻是尤其艱苦的過程?!拔覀冇没蚬こ痰闹饕?,讓非洲豬瘟病毒的銜接酶在工程菌中大量表示,通過純化柱等主意將蛋白純化出來?!崩罾^喜說。這個(gè)時(shí)候目標(biāo)蛋白還在溶液中,與同自己性質(zhì)、分子量相近的“兄弟姐妹”在一起。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了上千次相關(guān)參數(shù)的摸索,最終得到了均一性高的盡美晶型,通過X光衍射、三維重構(gòu)等主意,獲得了分辨率達(dá)到2.5埃的銜接酶分子結(jié)構(gòu)。
在超高分辨率下,科學(xué)家可以看到蛋白質(zhì)中每個(gè)氨基酸單體的相互作用、電子密度云的情況,目擊氫鍵間的相互銜接,從而判斷和預(yù)料作為“繡娘”的DNA銜接酶將用哪些約摸的針法將什么樣的DNA片段銜接起來。
親見“凹造型”,鎖定藥物設(shè)計(jì)潛力點(diǎn)
預(yù)料之后,必須親見。利用X-射線晶體學(xué)主意獲取酶與DNA作用的“影像”,將對(duì)酶與底物相互作用時(shí)的“凹造型”一目了然。
為此,根據(jù)已經(jīng)獲得的銜接酶分子結(jié)構(gòu),參考相關(guān)文獻(xiàn),團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了10幾種約摸的DNA片段,試試銜接酶的“功力”?!癉NA片段有長有短,含有的堿基對(duì)數(shù)量8到20個(gè)不等?!崩罾^喜說。
對(duì)于這些不同的DNA底物分子,銜接酶表現(xiàn)了不同的活性。從本質(zhì)上說,它們之間的反應(yīng)是彌剄反應(yīng)。分析發(fā)明,非洲豬瘟病毒銜接酶在底物催化位點(diǎn)附近具有一些顯然不同的氨基酸組成。蛋白突變、體外DNA結(jié)合和活性研究顯示,催化位點(diǎn)附近的氨基酸對(duì)其與DNA形成重合物及活性至關(guān)重要。
李繼喜解釋道:“單孤的酶的構(gòu)象可以想象成一個(gè)三節(jié)棍,當(dāng)和DNA作用時(shí),這個(gè)三節(jié)棍的三段會(huì)發(fā)生變幻,收攏到一起形成一個(gè)‘口袋’狀,把DNA關(guān)在里面,促成DNA銜接反應(yīng)的進(jìn)行。”
高分辨率結(jié)構(gòu)顯示,該銜接酶在N-端具有一個(gè)孤特的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(NTD),該結(jié)構(gòu)域?qū)Φ孜锝Y(jié)合十分重要。
“這就好比‘口袋’入口的地方有個(gè)把門的,這個(gè)孤特的結(jié)合結(jié)構(gòu)域‘認(rèn)可’了,才干被銜接酶納入到口袋中,促進(jìn)DNA的反應(yīng),要是這個(gè)‘把門’的不允許,就無法進(jìn)行DNA的‘縫合’工作。”李繼喜說。
可以針對(duì)這個(gè)孤特的位點(diǎn)設(shè)計(jì)藥物,阻斷銜接酶的工作,進(jìn)而掌握抑制病毒的主意?!耙延醒芯堪l(fā)明病毒的成熟顆粒中含有銜接酶,也就是說病毒已經(jīng)陷入了宿主細(xì)胞,并進(jìn)行了翻譯和組裝之后,才會(huì)啟動(dòng)銜接酶的翻譯工作?!崩罾^喜說,因此以該位點(diǎn)為靶點(diǎn)的藥物并不能防止非洲豬瘟的感染,而是對(duì)豬瘟進(jìn)行治療。目前,該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始與北大團(tuán)隊(duì)合作開啟化合物的篩選工作。