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，我國重旦大學生命科學學院、遺傳工程國家重點實驗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銜接酶的分子機制，研究團隊找到了非洲豬瘟病毒的保守位點，為針對非洲豬瘟病毒DNA修重通路蛋白的藥物設(shè)計提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 。
斷尾求生，病毒躲過宿主免疫系統(tǒng)
“人們會發(fā)明，患了豬瘟的病豬會發(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)后會不斷變幻，讓免疫系統(tǒng)“抓不到” 。
【非洲豬瘟病毒里 基因“針線”繡功了得】它的變幻很像壁虎的“斷尾求生” ?！皩τ谒拗髅庖呦到y(tǒng)要攻擊的DNA片段，它會剪切掉，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種酶參加的整個過程形成了一套盡整的DNA修重通路 ?！崩罾^喜說，團隊已經(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擁有一個孤特的磷酸根識辭位點;另一種聚合酶的研究已經(jīng)收尾，正在進行結(jié)果清理和論文編寫工作，至此團隊已經(jīng)“全面打通”整個通路的關(guān)鍵節(jié)點 。
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 。非洲豬瘟病毒也是如此，其基因組修重時會發(fā)生突變，讓免疫系統(tǒng)無法精準識辭，進而使得針對它們的狙擊，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?
這就要對關(guān)鍵酶進行高精度的結(jié)構(gòu)解析 。團隊選擇了X-射線晶體學主意，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 。”李繼喜說 。這個時候目標蛋白還在溶液中，與同自己性質(zhì)、分子量相近的“兄弟姐妹”在一起 。
團隊進行了上千次相關(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，獲得了分辨率達到2.5埃的銜接酶分子結(jié)構(gòu) 。
在超高分辨率下，科學家可以看到蛋白質(zhì)中每個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)計潛力點
預(yù)料之后，必須親見 。利用X-射線晶體學主意獲取酶與DNA作用的“影像”，將對酶與底物相互作用時的“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，團隊設(shè)計了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，含有的堿基對數(shù)量8到20個不等 ?！崩罾^喜說 。
對于這些不同的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，催化位點附近的氨基酸對其與DNA形成重合物及活性至關(guān)重要 。
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