克里米亚-刚果出血热病毒核蛋白的结构与功能研究

摘要

克里米亚-刚果出血热(Crimean-Congo hemorrhagic fever，CCHF)，是一类在亚洲、中东、欧洲南部、非洲等地区的丘陵及平原地区广泛流行的蜱传疾病，曾经在全球的30余个国家多次爆发并引起致死案例。该病在我国又称新疆出血热(XHF)，主要分布于我国西北地区，是我国重要的虫媒疾病之一。该病的致病病原体为克里米亚-刚果出血热病毒(CCHFV)，分类学上属于负链RNA病毒布尼亚病毒科(Bunyaviridae)内罗病毒属(Nairovirus)。其主要的传播媒介与贮藏宿主为蜱，在经携带该病毒的蜱虫叮咬之后，可出现高热、出血、肾损伤、心血管衰竭等症状，平均致死率约为30％。由于CCHF具有迅速传播、高致死率、暂无有效治疗性药物的特点，并且CCHFV被认为是可被恐怖分子改造为生物武器的一类病原体，因此该病毒被列入最高生物安全等级-第四级(BSL-4)的防护级别而受到严格管控。目前，对于CCHFV的基础研究，尤其对病毒基因组的组装模型、转录复制机制的了解较为有限。　　 核蛋白(Nucleoprotein，NP)负责与病毒基因组RNA结合，形成核蛋白-核酸复合体(Ribonucleoprotein，RNP)，保护基因组不受宿主细胞的降解，核蛋白还能与转录复制相关蛋白结合，起始转录过程。病毒基因组RNA与核蛋白的正确组装对于CCHFV的装配与成熟具有关键的作用。因此，针对CCHFV核蛋白的三维结构解析工作，无疑将为阐述该病毒的基因组装机制、转录复制模型提供直观、精确的结构生物学证据。　　 本论文通过以蛋白质晶体学为主要技术手段的结构生物学研究方法，解析了克里米亚-刚果出血热病毒核蛋白的三维结构，发现其与其它负链RNA病毒核蛋白相比具有独特的自身特征。CCHFV NP整体结构全部由á螺旋组成，在整体三维结构上明显分为头部与杆部两个独立的结构域，从蛋白质表面电势来看，CCHFVNP蛋白具有若干正电荷区域，意外的是，在体外条件下，CCHFVNP表现出与核酸较弱的亲合能力。　　 在结构生物学的研究基础之上，本论文还对克里米亚-刚果出血热病毒核蛋白的功能特征进行了深入探讨，主要研究了CCHFV NP的体外聚合状态、与RNA的结合能力、与mRNA帽子类似物的结合能力、与宿主防御机制相关蛋白的相互作用、DNA特异性的核酸内切酶活性等方面。结果表明CCHFV NP具有与其它负链RNA病毒核蛋白不尽相同的功能特征。　　 本论文的工作，有助于深入了解克里米亚-刚果出血热病毒的基因组装机制，为该病毒的转录复制机器的研究提供了直接的结构生物学证据，同时也为针对克里米亚-刚果出血热病毒诊断治疗手段的设计与开发提供了全新的靶点。