微生物所正黏病毒科Thogotovirus属病毒演化研究获进展
正黏病毒科（Orthomyxoviridae）包括7个属，分别是四个流感病毒属（Influenza A/B/C/D virus），Thogotovirus属，Quaranjavirus属和Isavirus（Infectious salmon anemia virus）属。Thogotovirus属包括两个主要成员，即Thogoto virus（THOV）和 Dhori virus（DHOV）。THOV和DHOV是蜱传病毒，可感染多种动物和人类。感染THOV会引起患者高烧、中枢神经系统症状和出血性疾病，严重者甚至出现多器官衰竭和死亡。Thogotovirus属病毒主要流行于非洲和欧洲，感染多种家养动物，针对这类病毒的抗体在当地人群的血清中广泛存在。2015年，美国堪萨斯州一名男子死于病毒感染，经鉴定该病毒为一种新型的thogotovirus：被命名为Bourbon virus。这提示了Thogotovirus属病毒对人类公共健康的潜在威胁，应当加强针对相关病毒的检测和研究。
与流感病毒不同，Thogotovirus属病毒表面只有一个刺突蛋白Gp，且Gp与流感病毒的囊膜蛋白没有同源性。生化研究表明，THOV Gp蛋白具有血凝活性但缺乏神经氨酸酶或神经氨酸酯酶活性。这些特征暗示着其与流感病毒之间的显著差异。Thogotovirus属病毒的细胞受体以及入侵细胞的途径目前尚不清楚，因而深入研究这类病毒的入侵、传播和演化对于相关病毒性疾病和疫情防控具有重要意义。
中国科学院院士、中科院微生物研究所研究员高福率领团队，分别解析了THOV和DHOV表面蛋白Gp胞外段的高分辨率晶体结构，发现二者呈现典型的III型融合蛋白的结构特征，且都处于融合后构象（图1）。与已知的多个III型病毒融合蛋白（水泡性口膜炎病毒Gp蛋白，单纯疱疹病毒gB蛋白，杆状病毒Gp64蛋白）相比，索戈托病毒Gp蛋白具有类似的结构域构造，与杆状病毒Gp64尤为相似。在其五个结构域中，第一结构域较为保守，尤其是位于底端的融合肽部分；第二结构域差异最为显著，可能是造成不同病毒宿主特异性差别的主要原因。此外，结构显示Gp蛋白第三结构域具有明显的pH敏感性界面，有众多带电氨基酸形成广泛的电荷相互作用网络，很可能响应环境pH条件变化而发生构象变化；不同pH条件下的圆二色谱实验证实了这一猜想，暗示Thogotovirus属病毒很可能通过内吞途径入侵细胞并在内吞体里发生膜融合。
虽然整体结构较为类似，但THOV/DHOV Gp蛋白与杆状病毒Gp64蛋白相互间存在明显的结构域位移，从而显示出局部结构的差异。同时，研究人员发现三个蛋白具有不同表面静电荷分布特征，并呈现出一定的变化趋势。杆状病毒Gp64蛋白表面以负电荷为主，散在分布一些正电荷区域；而DHOV Gp蛋白表面分布有较多的正电荷区域；THOV Gp介于两者之间，且一些局部特征与杆状病毒Gp64更为相似（图2）。这些结构上的共性和差异说明，Thogotovirus成员的Gp蛋白与昆虫杆状病毒的Gp64蛋白在进化上具有相同的起源，但通过不同的途径进行演化。杆状病毒Gp64蛋白主要适应昆虫宿主；THOV/DHOV Gp虽然都演化出哺乳动物宿主适应性，但二者演化途径存在明显差别，使THOV Gp保留了较多杆状病毒Gp64的特征。对Thogotovirus Gp相关同源蛋白的进化树分析也验证了这一演化过程。以上发现加深了对Thogotovirus属病毒入侵途径的了解，丰富了对正黏病毒科起源和演化过程的认识，对相关病毒引起的疾病和疫情防控具有理论和实际意义。
相关研究成果在线发表PNAS上。研究工作得到了中科院先导专项、国家973项目、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会等的资助。
图1.THOV Gp蛋白整体结构图示
图2.THOV/DHOV Gp与杆状病毒Gp64蛋白表面电荷分布图示
