不同毒力傳染性法氏囊病病毒株的高分辨率結(jié)構(gòu)解析

傳染性法氏囊病病毒（Infectious bursal disease virus，IBDV）是雙RNA 病毒科的重要代表。IBDV 引起的傳染性法氏囊?。↖nfectious bursal disease，IBD）是雞的一種急性、高度接觸性、致死性傳染病，直接摧毀中樞免疫器官法氏囊和B 淋巴細(xì)胞，也是雞的最重要的免疫抑制病，導(dǎo)致養(yǎng)禽業(yè)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。IBDV 不同毒力毒株顯示不同的生物學(xué)性狀。IBDV 超強(qiáng)毒株（Very virulent IBDV，vvIBDV）危害養(yǎng)禽業(yè)已經(jīng)40 余年，能引起雞群的高致死率，不能適應(yīng)雞胚成纖維細(xì)胞等體外細(xì)胞培養(yǎng)。相反，由vvIBDV 致弱的IBDV 弱毒株對雞不致病，能適應(yīng)體外細(xì)胞培養(yǎng)。IBDV 的亞病毒顆粒（Sub-viral particles，SVP）的晶體結(jié)構(gòu)（T=1）已經(jīng)被報(bào)道，但I(xiàn)BDV不同毒力毒株的全病毒顆粒結(jié)構(gòu)尚未被解析，這對于深入認(rèn)知IBDV 組裝和入侵的分子機(jī)制非常重要。

近期，在《Science Bulletin》上發(fā)表了“Cryo-EM structures of infectious bursal disease viruses with different virulences provide insights into their assembly and invasion”的研究論文。該研究利用冷凍電鏡三維重構(gòu)技術(shù)分別解析了高致死率且不適應(yīng)體外細(xì)胞培養(yǎng)的vvIBDV Gx株以及無致病力但適應(yīng)體外細(xì)胞培養(yǎng)的弱毒株Gt全病毒的3.3 ?和3.2 ?的高分辨率結(jié)構(gòu)，揭示了與IBDV組裝和入侵相關(guān)的重要分子特征。

Gx 株是vvIBDV 的代表毒株，Gt 株是將Gx 株經(jīng)過生物傳代獲得的弱毒株，鑒于兩株病毒不同的生物學(xué)特征，本研究分別采用SPF 雞和體外細(xì)胞系擴(kuò)繁了Gx 和Gt，運(yùn)用氯化銫密度梯度離心法純化了病毒，在300-kV冷凍電鏡上收集數(shù)據(jù)，運(yùn)用針對大病毒顆粒結(jié)構(gòu)而開發(fā)的分塊重構(gòu)算法（Block-based reconstruction）首次解析了IBDV強(qiáng)毒株（3.3 ?）、弱毒株（3.2 ?）的高分辨率全病毒結(jié)構(gòu)（T=13）。IBDV 呈二十面體對稱，其衣殼由260 個VP2 三聚體構(gòu)成，VP2單體劃分為B（Base）、S（Shell）、P（Projection）3 個結(jié)構(gòu)域。

與早期報(bào)道的SVP 結(jié)構(gòu)（T=1）相比，本研究解析的IBDVT=13 全病毒結(jié)構(gòu)揭示了一些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，尤其是在SVP 結(jié)構(gòu)（T=1）中呈現(xiàn)柔性特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)蛋白VP2 的N 末端，在T=13 全病毒結(jié)構(gòu)中則與鄰近的VP2 三聚體S 結(jié)構(gòu)域的β 束SF相互作用形成β折疊，這種相互作用將相鄰的VP2 三聚體“拴”在一起，有助于病毒的組裝和穩(wěn)定。另外，在IBDVT=13 全病毒顆粒結(jié)構(gòu)中，鄰近的VP2 三聚體的P 結(jié)構(gòu)域與P 結(jié)構(gòu)域之間存在相互作用，該相互作用由IBDV 不同毒株間保守的Q219 和Q324 介導(dǎo)。此外，病毒顆粒偽六次軸處的VP2 SDEloop 富含疏水性氨基酸，這些氨基酸在IBDV 不同毒株間也是保守的。這種鄰近的P 結(jié)構(gòu)域之間的相互作用以及病毒偽六次軸的疏水相互作用有助于提高病毒組裝的穩(wěn)定性。

兩種不同毒力病毒株的結(jié)構(gòu)比較發(fā)現(xiàn)，與vvIBDV 相比，弱毒株的VP2 P 結(jié)構(gòu)域的H253 和T284 之間形成氫鍵，并呈現(xiàn)正表面電勢，這提示VP2 的253/284 突變以及相應(yīng)的表面電勢的改變可能是不同病毒株細(xì)胞嗜性差異的重要機(jī)制。另外，VP2 表面含有一個呈負(fù)表面電勢的凹槽，該凹槽內(nèi)含有在病毒侵入細(xì)胞過程中發(fā)揮重要作用的整合素結(jié)合基序IDA，可能在IBDV 的侵入過程中發(fā)揮重要作用。本研究對深入解析IBDV 的組裝、侵染和致病機(jī)制有重要指導(dǎo)意義。