寨卡病毒两种蛋白质的结构和功能研究

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1、？说ｆＴｌＡｍＩＮＵｈＪＩＶＥＭＩＴＹ中国第－臓代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５博士学位论文■ＩＭＩｌｌｌｈｈｉｌｌ—一生物学：级学科生物学学科专业：作者姓名：兰隻至杨海涛教授指导教师：天津大学研究生院２０１７年５月寨卡病毒两种蛋白质的结构和功能研究StructuralandFunctionalStudyoftwoZIKVProteins一级学科：生物学学科专业：生物学作者姓名：王德平指导教师：杨海涛教授天津大学生命科学学院2017年5月

2、摘要2015年突然爆发的寨卡病毒（ZIKV），迅速传播到了美洲南部和中部以及加勒比地区，随后被确认能够导致新生儿小头症。由于其传播广、危害大，所以很快成为了国际关切的公共卫生紧急事件。然而目前为止，仍未开发出针对该病毒的特效药物。ZIKV基因组可编码一个多聚蛋白，这个多聚蛋白被蛋白酶切割成三个结构蛋白和七个非结构蛋白，N端编码的三个结构蛋白是C-prM-E，而C端编码的七个非结构蛋白依次是NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B和NS5。ZIKV的非结构蛋白NS1不仅以二聚体形式和其它非结构蛋白构成

3、复制复合体参与RNA复制，还以六聚体的形式分泌到胞外与宿主蛋白和抗体相互作用，是病毒生命活动中不可缺的蛋白，具有重要的研究意义。本文通过解析ZIKVNS1172-352的晶体结构，发现ZIKVNS1172-352是由14个β折叠组成的二聚体，与其它黄病毒高度保守，且其二聚体的形成具有浓度依赖性。此外，我们在其结构中发现Thr233在NS1的二体界面与其它氨基酸形成了氢键网络，对二聚体的形成至关重要。而令人惊讶的是，从患小头症的胎儿脑组织中提取出的毒株中，Thr233突变为Ala。本论文通过体外突变实验将NS1的2

4、33位氨基酸T突变为A，发现突变破坏了氢键网络并影响二聚体的形成。我们的体外实验提示，单个氨基酸的改变有可能与ZIKV的致病机理相关。另外，通过与WNV的结构比对，我们预测针对WNVNS1的保护性抗体22NS1可为寨卡病毒NS1的抗体研发提供依据，这对加速开发针对ZIKV的保护性抗体具有重要参考价值。ZIKV甲基转移酶（MTase）能够对病毒RNA帽子的N7和2’-O进行甲基化，这对于病毒复制和免疫逃避非常重要。西奈芬净（Sinefungin）作为SAM的类似物对黄病毒属的很多病毒的MTase具有抑制作用。本文通

5、过解析ZIKVMTase与抑制剂Sinefungin的复合物晶体结构发现，Sinefungin进入其底物结合位点进而对ZIKVMTase产生抑制作用。这些结构信息对抑制剂的修饰和改良具有重要指导意义。关键词：寨卡病毒，非结构蛋白NS1，甲基转移酶，晶体结构ⅠAbstractAnunprecedentedepidemicofZikavirus(ZIKV)infectionbrokeoutinBrazilin2015andthenspreadtoSouthandCentralAmericaandtheCaribbea

6、n.ZIKVinfectionwasrecentlyconfirmedtocauseneonatalmicrocephaly,whichposedasignificantpublichealthemergencyofinternationalconcern.NospecificvaccinesordrugsarecurrentlyavailabletofightZIKVinfection.ZIKVgenomeproducesalargepolyproteinthatisco-andposttranslationa

7、llycleavedintoatleast10proteins.TheN-terminalregionofthepolyproteinencodesthestructuralproteins(C-prM-E),whicharefollowedbytheNSproteins(NS1-NS2A-NS2B-NS3-NS4A-NS4B-NS5).ZIKVnonstructuralprotein1(NS1)playsanessentialroleinviralreplicationasdimerandalsointerac

8、tswithsomehostproetinsandantibodiesashexamer.WedeterminedthecrystalstructureofZIKVNS1172–352,whichformsahead-to-head,symmetricdimerwithaunique14-strandedβ-ladderconservedamongflaviviruses