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三大专家合力解析非洲猪瘟病毒颗粒精细三维结构,助力新型疫苗开发

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非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒(African Swine Fever Virus, ASFV)感染引起的猪急性、热性、高度接触性传染病。其特征为高热,网状内皮系统出血,死亡率高。家养猪和野猪都可以被感染,而且不分品种和年龄,发病率和死亡率高达100%。在过去的十年里,ASF已经扩散到高加索、俄罗斯联邦和东欧的许多国家,构成了进一步扩张的严重风险。而2018年8月3日,中国确诊首例非洲猪瘟疫情,近一年来,非洲猪瘟病毒传播速度明显加快,呈现愈演愈烈趋势,据国际动物健康组织通报数据显示,2019年1月至2019年10月,曾爆发或者正在爆发非洲猪瘟疫情的国家有26个,包含13个欧洲国家、10个亚洲国家和3个非洲国家,其中亚洲几个国家的疫情尤为严重。

在没有疫苗或治疗的情况下,除掉病猪是遏制疫情最有效的途径,2018-2019年,有超过3000万头猪被宰杀。ASF给全世界的猪养殖业生产造成了20亿美元的经济损失。为此,应国家之所需,解国家之所难,中国科学院生物物理研究所饶子和/王祥喜团队和哈尔滨兽医研究所歩志高团队联合上海科技大学、清华大学、微生物所、武汉病毒所、南开大学等单位,于2018年12月开始对非洲猪瘟病毒颗粒和相关抗原分子从基础科研到临床检测以及高效疫苗多方面的联合攻关研究。

2019年10月17日,中国科学院生物物理研究所饶子和/王祥喜团队和步志高团队合作在国际学术期刊《Science》上发表了题为《Architecture of African Swine Fever Virus and implications for viral assembly(非洲猪瘟病毒结构及装配机制)》的学术论文。该研究成功分离出国内正在爆发的非洲猪瘟病毒流行株,采用单颗粒三维重构的方法首次解析了非洲猪瘟病毒全颗粒的三维结构,阐明了非洲猪瘟病毒独有的5层(外膜、衣壳、双层内膜、核心壳层和基因组)结构特征,病毒颗粒包含3万余个蛋白亚基,组装成直径约为260纳米的球形颗粒,是目前解析近原子分辨率结构的最大病毒颗粒。

此次研究全面剖析了非洲猪瘟病毒颗粒精细三维结构,该研究成果将助力新型疫苗开发,对今后控制猪瘟病毒具有重大意义。

(ASFV病毒结构图)

该研究新鉴定出非洲猪瘟病毒多种结构蛋白,搭建了主要衣壳蛋白P72等原子模型

(P72原子结构和组织)

这项研究成功分离出国内正在爆发的非洲猪瘟病毒流行株。由于该病毒的尺度巨大,一张电镜图里只能拍到一两个颗粒,数据收集是一个特别巨大的挑战,科学家在上海科技大学电镜平台连续进行了四个月高质量的数据收集,获得了超过100 T的海量数据,采用单颗粒三维重构的方法首次解析了非洲猪瘟病毒全颗粒的三维结构,阐明了非洲猪瘟病毒独有的5层(外膜、衣壳、双层内膜、核心壳层和基因组)结构特征,病毒颗粒包含3万余个蛋白亚基,组装成直径约为260纳米的球形颗粒,是目前解析近原子分辨率结构的最大病毒颗粒。此次所发现的非洲猪瘟病毒结构俨然是为疫苗的开发提供了最新且清晰的思路及靶点。

参考文献:Architecture of African Swine Fever Virus and implications for viral assembly


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