在2月28日發(fā)表在《eLife》雜志上的一篇論文中，由普林斯頓大學的AlexanderPloss領導的一個研究小組解決了關于戊型肝炎(HepE)中一種關鍵蛋白質(zhì)的爭論，這可能為開發(fā)一種微小病毒的治療方法開辟道路。對全球公共衛(wèi)生構成巨大威脅。

在他們的論文中，研究人員提出了一個新模型，詳細介紹了HepE蛋白的結構和功能。

“戊型肝炎是一種人們知之甚少的RNA病毒，每年導致約300萬例有癥狀的感染和約70,000例死亡，”普林斯頓大學分子生物學系教授普洛斯說。

戊型肝炎通常通過水、食物或表面的糞便污染傳播，因此病毒性疾病在衛(wèi)生條件差的地區(qū)更為常見。然而，當人們食用駱駝或豬肉等受污染的食物時，在衛(wèi)生條件良好的地方也會爆發(fā)疫情。感染者可能會發(fā)燒、惡心和黃疸;盡管大多數(shù)人會在兩到八周內(nèi)康復，但感染也可能會變成慢性。對某些人來說，這是致命的。

普洛斯說：“遺憾的是，許多死亡發(fā)生在懷孕后期的孕婦及其未出生的孩子以及免疫功能低下的人中。”

目前，只有中國獲得了預防戊型肝炎感染的疫苗許可，而且一旦感染后還沒有藥物可以治療這種疾病。由于戊型肝炎病毒非常小，其造成的損害就更加顯著。它的基因組長約7,200個核苷酸，僅包含制造三種蛋白質(zhì)的指令。

“人們對最大的戊型肝炎蛋白(稱為開放閱讀框1—ORF1)的結構和功能知之甚少，”Ploss說。

ORF1是一種多功能蛋白質(zhì)，其作用是復制病毒的遺傳物質(zhì)，以便摻入新的病毒顆粒中。沿著它的長度，它包含幾個不同的區(qū)域，每個區(qū)域都有不同的功能。其中許多區(qū)域已經(jīng)被表征，但ORF1的大小和復雜性使得該蛋白質(zhì)很難研究，以至于直到現(xiàn)在，研究人員仍然不明白它的一個區(qū)域是如何工作的。

“我們的工作旨在破譯ORF1的特定區(qū)域如何發(fā)揮作用，因為目前該領域對此主題存在爭論，”2022屆博士生RobertLeDesma說。研究生，也是該研究的第一作者，他作為研究生在普洛斯實驗室進行了這項研究。

爭論的焦點是ORF1的這一部分可能作為蛋白酶(即切割其他蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì))發(fā)揮作用。許多病毒在其基因組中編碼蛋白酶，要么將病毒蛋白加工成活性形式，要么關閉可以抵抗感染的宿主蛋白。然而，當他們最初的實驗不支持該區(qū)域具有蛋白酶活性的觀點時，普林斯頓大學團隊不得不考慮其他假設。

他們所研究的區(qū)域的一個顯著特征是存在一種模式或基序，其中包含八個氨基酸半胱氨酸。該基序出現(xiàn)在迄今為止研究的每個HepE基因組中，這表明它對ORF1非常重要。事實上，普林斯頓大學研究小組發(fā)現(xiàn)，如果六個半胱氨酸的中央核心中的任何一個被改變?yōu)椴煌陌被?，ORF1就不再能夠幫助HepE復制。

為了尋找這個神秘區(qū)域可能發(fā)揮作用的線索，研究人員在蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中搜索了包含相同基序但其功能已知的其他蛋白質(zhì)。僅包含六個半胱氨酸的較短版本的基序存在于結合金屬離子(例如鎂或鋅)的蛋白質(zhì)中，以幫助穩(wěn)定其三維形狀。LeDesma及其同事推斷，如果包含ORF1富含半胱氨酸基序的區(qū)域具有類似的功能，那么它的3D形狀應該類似于其他蛋白質(zhì)中的金屬結合區(qū)域。

其他研究團隊嘗試使用NMR波譜和X射線晶體學等方法確定ORF1這部分的3D形狀，但未能成功，因為這部分蛋白質(zhì)非常無序，并且往往呈現(xiàn)各種隨機形狀，而不是單一形狀。單一剛性的。因此，普林斯頓大學的研究人員轉而使用一種名為AlphaFold的計算算法來預測該區(qū)域的3D形狀。AlphaFold預測ORF1包含一種金屬結合蛋白常見特征的新版本，稱為“鋅指”，是與金屬離子相互作用所必需的。隨后的實驗表明，結合金屬離子的能力對于ORF1在病毒復制中發(fā)揮其功能至關重要。

“我們發(fā)現(xiàn)ORF1的行為就像一個分子支架;它與細胞內(nèi)的金屬離子結合，以呈現(xiàn)出一種非常特殊的形狀，使其能夠正常發(fā)揮作用，”LeDesma說。

換句話說，數(shù)據(jù)表明ORF1的這個區(qū)域并不充當?shù)鞍酌?，而是在結構上支持蛋白質(zhì)的其余部分。隨著對ORF1有了更清晰的了解，科學家們現(xiàn)在可以更好地開始攻擊它。

Ploss說：“我們的工作提供了ORF1結構和功能的綜合模型，這可能有助于開發(fā)針對這種尚未充分研究的人類病毒病原體的新療法。”