如何看待中國科學院探索出埃博拉病毒進入細胞方式的研究？

01-04

北京時間15日，國際權威學術期刊《Cell》在線發表中國科學院微生物研究所、中國疾病預防控制中心副主任高福研究團隊的文章「Ebola Viral Glycoprotein Bound to Its Endosomal Receptor Niemann-Pick C1(埃博拉病毒糖蛋白結合內吞體受體NPC1的分子機制)」，從分子水平闡釋了一種新的病毒膜融合激發機制(第5種機制)，這種新型機制與之前病毒學家們熟知的4種病毒膜融合激發機制都大為不同，成為近年來國際病毒學領域的一大突破;該研究還為抗病毒藥物設計提供了新靶點。
http://news.dzwindows.com/2016/01/15/160519.html

謝邀。

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更改錯誤、漏句

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終於有空來回答這個問題了。

關於了解高院士這篇文章的意義，從知乎受眾（科普）的角度來說，需要前置一些信息，但是說多了篇幅就太大了，所以只簡單介紹一下。

以下概念自行百度：脂質雙分子層；細胞膜；蛋白質；氨基酸；

院士《Cell》文章的名稱叫「埃博拉病毒糖蛋白結合內吞體受體NPC1的分子機制」。關鍵詞抽出來就是「病毒糖蛋白結合受體的分子機制」。《生物化學》里最重要的一條守則就是「結構決定功能」，同時蛋白質又是生命活動的主要體現者，所以也可以說蛋白質的結構是決定生命活動的主要因素。

在院士《Cell》文章之前，關於埃博拉病毒進入細胞（術語叫病毒入胞，virus entry）的研究已經很多了。從發現細胞表面有多種的病毒結合受體，比如C型凝集素的DC-SIGN（凝集素/ Lectin是一種專門結合糖類分子的蛋白）等等，但是後來研究發現這些結合受體只能將病毒粘附在細胞的表面，卻不能誘導病毒進入細胞（所以叫結合受體）。再後來就有科學家發現了在細胞吞下去病毒的內吞泡泡里，還有一種蛋白，也就是NPC1才是真正介導了病毒穿破這層膜進入細胞的直接受體。

好了，那麼回過頭來，院士的文章解決的重要科學問題就是，（1）埃博拉病毒表面的糖蛋白是怎麼和NPC1結合的？（2）這種結合又是怎麼導致病毒能夠穿膜而入進入細胞的？

要說明白這個問題，需要了解一下病毒進入細胞的幾種不同的方式。

下圖說明了三種情況（埃博拉是第二種）：

【1】第一種是有包膜的病毒（病毒外面有一層像細胞膜樣的雙層脂質膜），病毒結合細胞表面的病毒受體後，通過病毒的膜和細胞膜直接融合導致病毒的核心進入細胞；

【2】第二種是有包膜的病毒結合細胞表面受體之後，細胞膜內陷，內陷的機制有很多就不做介紹了，總之相當於細胞通過把細胞膜凹成一個洞把病毒連同病毒的外膜整個吞進來了。那這個泡泡（內吞泡或內吞體）是不是相當於有兩層膜（病毒膜和內吞的細胞膜）？這個時候，細胞本身的機制決定了內吞泡上的質子泵會不斷的將細胞質裡面的氫離子泵入兩層膜之間，那這個時候兩層膜之間的pH值就會穩步下降，根據pH值的不同，內吞體可以分為早期內吞體和晚期內吞體，晚期內吞體最後會和細胞里的溶酶體融合，大家知道這是像巨噬細胞消滅外來生物的一種手段，但是道高一尺....啊。病毒的糖蛋白一般都是一種亞穩態蛋白，也就是說一定條件下（通常就是不同的pH值），病毒的糖蛋白會最終形成一種更穩定的形式。這種形式的病毒糖蛋白在合適受體存在的情況下可以介導病毒膜和細胞膜/內體膜的融合。不過不同的病毒糖蛋白變成亞穩態的pH是不一樣的，所以有的病毒在早期內吞體穿膜，有的在晚期，還有的甚至在溶酶體和內吞體融合之後才破膜而入。

【3】第三種是沒有包膜的病毒結合細胞表面受體之後，細胞膜內陷把病毒吞進來，不過病毒通過在內吞體膜上打了個孔，把病毒的遺傳物質通過孔洞輸送到了細胞裡面。

其實病毒入胞的形式還有很多種，找到這麼一張圖，簡單解釋一下。

上圖的第二種情況裡面需要提一點的是膜融合的情況，可以看下圖：a表示的是上下兩個膜，相互之間可能有蛋白（粉色）之間的相互作用；b就已經在局部有部分膜之間的距離被明顯的縮短了；c是b的細節，可以看到兩個膜的脂質雙分子層的磷脂已經交融在一塊了，這個狀態叫做hemifusion，也就是半融合；d就是已經開始形成相當於兩個脂質膜的圈圈中間有一個脂質膜，這種情況一般會馬上進行到e，也就是斷開，這樣兩個膜之間就形成了一個通道；但是如果把相關病毒的融合蛋白進行突變，那膜的融合就會一直維持d的這種狀態，還是比較好玩的；f是融合完成後的最終形態。

NPC1是一個多次跨膜的蛋白，在內吞體裡面（lumen）的結構域有三個：A、C和I。其中A的結構幾年前已經有人解析出來了。這一次院士解析的是C結構域。

而埃博拉病毒的糖蛋白GP，類似於典型的1型膜融合蛋白（這個家族還有流感病毒的HA，HIV的gp120等），之前研究已經發現了GP可被弗林蛋白酶（furin）酶切為GP1和GP2兩個亞單位。但是研究也發現酶切形成的GP1和GP2還不能夠介導病毒穿膜而入（流感的HA在胰蛋白酶切割後就可以介導病毒膜融合了）。這說明GP1和GP2上可能還有一種帽子一樣的結構阻礙了和病毒穿膜受體之間的結合。後來發現GP1還可被組織蛋白酶L和B酶切，從130kDa大小變為19kDa大小。這樣GP才算被最終激活【這種結構的GP又叫做GPcl（19 kDa GP1 加上GP2）】才能結合NPC1進而誘導病毒穿膜入胞。

說了這麼多，也就是想說明前期的研究已經解決哪些問題，又有什麼未解決——GPcl是怎麼結合NPC1的，也就是具體的結構是什麼樣子的，不知道，高院士解決的就是這個問題。

後邊結構的信息，我就簡單介紹幾句了，

首先是解析了NPC1 C結構域的結構，可以看到，有兩個伸出來的環（loop1和loop2），這兩環都是疏水性的。

然後發現NPC1-C可以和GPcl結合（B、E），不能結合去掉mucin結構域的GP（A、D）（GP-ectoΔmucin protein，這個蛋白不能被切割，所以不能形成GP1和GP2），所以NPC1-C結合GPcl是特異性的，雖然結合效率相比其他病毒（MERS-CoV、SARS-CoV）結合受體的水平來說有點低。

最後的重頭戲就是NPC1-C和GPcl是怎麼結合的。

A裡面，灰色的是會被組織蛋白酶切割後丟掉的帽子。黃色的是GP2，綠色是19kDa的GP1，帽子丟掉以後，GP1裡面的一個疏水性的洞洞被暴露出來，這個洞洞是由α1螺旋和幾個β摺疊（ β4, β7, β9, β10等）形成的。NPC1-C的loop1和loop2就是插到這個洞洞裡面的。C和D就是這個界面上loop1、loop2和形成洞洞的α1螺旋和β摺疊上最最重要的氨基酸了，院士最後做了這些氨基酸的突變，進一步證明了這個相互作用界面（interface）的作用，圖畫標示了interface，不會鼠寫，請無視。

GP的帽子被割掉之前，GP1上的洞洞裡面也不算是空的，因為帽子上有一段是插進去的，有兩個疏水性的苯環側鏈（A）。NPC1-C的loop上有4個苯環，疏水作用力更強，而且503位的苯丙氨酸F可以插的很深（B）。C講的是針對馬爾堡病毒的一個中和抗體MR78結合的也是這個洞洞的結構域，所以可以根據這個原理可以用來設計埃博拉病毒的疫苗和抑制病毒入胞的短肽。

文章最後總結起來就是首頁上的這麼一張圖——

NPC1的C結構域有兩個伸出來的環，這兩個環一個可以插入埃博拉糖蛋白GP去掉帽子之後形成的GPcl的洞洞里，一個可以在洞口相互結合。而這種結合就導致了病毒可以通過後續的膜融合進入細胞。形象的說就是院士自己形容的那樣：

高福把它簡單形象地比喻為，一把「鑰匙」(受體分子)插入一把「鎖」(病毒糖蛋白)。「我們還解析出了『鎖』的結構，如此，預示著人們可以設計小分子或抑製劑來堵住『鎖孔』，實現阻斷埃博拉病毒入侵過程。」高福說。

完

Vigorous Cooler 於20160201凌晨

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參考文獻：

DOI: 10.1146/annurev-cellbio-101512-122422

doi:10.1016/j.cell.2015.12.044

歐美大製藥商和微生物病毒實驗室對這個根本沒興趣，非洲多發病類似於瘧疾，埃博拉病毒等等在發達國家根本沒大機會爆發的疾病是得不到支持資金的，因為沒利潤。

您好，請問國內最大的腺病毒載體構建公司是哪家？謝謝