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          鄭愛華研究團隊聯合發現蟲媒病毒媒介-宿主適應新機制

            大多數病毒的宿主噬性相對較窄,只能感染一種或者比較相近的一類物種,比如麻疹病毒只能感染人,新冠病毒只能感染哺乳動物。寨卡(Zika virus, ZIKV)等蟲媒病毒既可以感染節肢動物門的蚊蟲,也可以感染脊椎動物門的靈長類,其宿主噬性非常的廣。蟲媒病毒何以同時適應節肢動物和脊椎動物這兩種細胞環境差異巨大的媒介和宿主,并且可以在它們之間傳播循環呢?這是蟲媒病毒領域的一個重要問題。

            寨卡病毒屬于黃病毒科黃病毒屬,本屬的成員主要通過蚊蜱吸血在脊椎動物之間傳播,被稱為“蟲媒黃病毒”,進一步分為蚊媒黃病毒和蜱媒黃病毒。隨著病毒組研究的深入,一類“昆蟲特異黃病毒”被在蚊蟲中發現,如我國遼寧發現的東港病毒(Donggang virus,DONV)。它們只能感染蚊蟲,不能感染任何脊椎動物,但是,遺傳和結構上跟蟲媒黃病毒非常相似?;凇拔妹近S病毒”和“昆蟲特異黃病毒”遺傳相似而宿主噬性迥異的特點,研究團隊以DONV和ZIKV為模型,通過系統的比較來研究寨卡等蟲媒病毒在媒介和宿主間適應的機制。

            通過譜系進化分析和冷凍電鏡研究發現,東港病毒和寨卡病毒非常相似。運用假病毒體系我們發現東港病毒可以高效的進入脊椎動物細胞,但是無法復制(圖1)。而且這一現象在昆蟲特異黃病毒里具有普遍性,因此入侵不是蟲媒病毒實現媒介-宿主適應的瓶頸。

            接下來研究團隊構建了東港和寨卡病毒的反向遺傳學體系,通過對兩者基因組的替換,團隊發現黃病毒5’和3’非編碼區對黃病毒復制的十分重要。寨卡與東港病毒非編碼區二級結構存在明顯差異(圖2A),東港病毒缺少5’SLB和3’SL1。通過替換這些關鍵的二級結構,東港病毒可以高效的在脊椎動物細胞里復制,表明非編碼區對蟲媒病毒在媒介-宿主適應過程中發揮著至關重要的作用(圖2B)。以非編碼區為誘餌,通過pull-down的方法,研究團隊還篩選到多個同這些二級結構結合的宿主因子。進一步的研究表明非編碼區特殊的二級結構與關鍵的宿主分子的相互作用是蟲媒病毒在媒介-宿主適應的關鍵。本研究通過引入昆蟲特異黃病毒,建立了一個新的研究寨卡等蟲媒病毒媒介-宿主適應的研究體系。

            該研究于2022年3月16日以“Replication is the key barrier during the dual-host adaptation of mosquito-borne flaviviruses”為題在線發表于國際權威期刊PNAS(文章鏈接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2110491119)。本文第一作者是中國科學院動物研究所博士研究生張亞楠、中國科學院生物物理所梁德寧博士為共同第一作者,通訊作者是中國科學院動物研究所鄭愛華研究員和中國科學院生物物理研究所王祥喜研究員。

          圖1入侵不影響蟲媒黃病毒媒介-宿主適應

          圖2 非編碼區影響蟲媒黃病毒媒介-宿主適應

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