郑爱华研究团队联合发现虫媒病毒媒介-宿主适应新机制

  大多数病毒的宿主噬性相对较窄,只能感染一种或者比较相近的一类物种,比如麻疹病毒只能感染人,新冠病毒只能感染哺乳动物。寨卡(Zika virus, ZIKV)等虫媒病毒既可以感染节肢动物门的蚊虫,也可以感染脊椎动物门的灵长类,其宿主噬性非常的广。虫媒病毒何以同时适应节肢动物和脊椎动物这两种细胞环境差异巨大的媒介和宿主,并且可以在它们之间传播循环呢?这是虫媒病毒领域的一个重要问题。

  寨卡病毒属于黄病毒科黄病毒属,本属的成员主要通过蚊蜱吸血在脊椎动物之间传播,被称为“虫媒黄病毒”,进一步分为蚊媒黄病毒和蜱媒黄病毒。随着病毒组研究的深入,一类“昆虫特异黄病毒”被在蚊虫中发现,如我国辽宁发现的东港病毒(Donggang virus,DONV)。它们只能感染蚊虫,不能感染任何脊椎动物,但是,遗传和结构上跟虫媒黄病毒非常相似。基于“蚊媒黄病毒”和“昆虫特异黄病毒”遗传相似而宿主噬性迥异的特点,研究团队以DONV和ZIKV为模型,通过系统的比较来研究寨卡等虫媒病毒在媒介和宿主间适应的机制。

  通过谱系进化分析和冷冻电镜研究发现,东港病毒和寨卡病毒非常相似。运用假病毒体系我们发现东港病毒可以高效的进入脊椎动物细胞,但是无法复制(图1)。而且这一现象在昆虫特异黄病毒里具有普遍性,因此入侵不是虫媒病毒实现媒介-宿主适应的瓶颈。

  接下来研究团队构建了东港和寨卡病毒的反向遗传学体系,通过对两者基因组的替换,团队发现黄病毒5’和3’非编码区对黄病毒复制的十分重要。寨卡与东港病毒非编码区二级结构存在明显差异(图2A),东港病毒缺少5’SLB和3’SL1。通过替换这些关键的二级结构,东港病毒可以高效的在脊椎动物细胞里复制,表明非编码区对虫媒病毒在媒介-宿主适应过程中发挥着至关重要的作用(图2B)。以非编码区为诱饵,通过pull-down的方法,研究团队还筛选到多个同这些二级结构结合的宿主因子。进一步的研究表明非编码区特殊的二级结构与关键的宿主分子的相互作用是虫媒病毒在媒介-宿主适应的关键。本研究通过引入昆虫特异黄病毒,建立了一个新的研究寨卡等虫媒病毒媒介-宿主适应的研究体系。

  该研究于2022年3月16日以“Replication is the key barrier during the dual-host adaptation of mosquito-borne flaviviruses”为题在线发表于国际权威期刊PNAS(文章链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2110491119)。本文第一作者是js6666金沙安全下载博士研究生张亚楠、金沙下载js6666生物物理所梁德宁博士为共同第一作者,通讯作者是js6666金沙安全下载郑爱华研究员和金沙下载js6666生物物理研究所王祥喜研究员。

图1入侵不影响虫媒黄病毒媒介-宿主适应

图2 非编码区影响虫媒黄病毒媒介-宿主适应

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