中科院、哈佛Nature联合发表丙肝研究新成果

　　

生物通报道  来自中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所、哈佛大学医学院的研究人员，在新研究中解析了丙型肝炎病毒（HCV）p7离子通道的结构。相关研究发现发表在6月5日的《自然》（Nature）杂志上。

上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的孙兵（Bing Sun）研究员以及周界文(James J. Chou)研究员是这篇论文的共同通讯作者。孙兵博士主要研究方向是病毒结构与非编码蛋白在感染过程中的致病分子机制，以及寻找宿主细胞中的一些关键分子抗病毒的免疫保护作用机制。周界文博士现任哈佛医学院生物化学与分子药理学系教授，主要研究方向是利用核磁共振(NMR)的方法来测定膜蛋白结构，理解它们的功能与机制。

许多病毒借助于整合膜蛋白（integral membrane protein）和跨膜分子，来完成离子运输，帮助实现各种病毒入侵和成熟步骤。这些称之为病毒离子孔道蛋白(viroporin)的膜结构，显著不同于细菌或真核细胞的离子通道，构造通常极为简单。因此了解病毒离子孔道蛋白发挥功能的结构基础可以扩展我们对于通道和转运蛋白的认识，为治疗干预创造出新机遇。

HCV是慢性肝炎的主要病原之一，每年约有1.7亿人受到HIV感染，常导致肝硬化和肝癌。HCV的基因组含有一个长的开放阅读框架（ORF），编码一个约3100个氨基酸残基（aa）组成的多蛋白，该蛋白被细胞和病毒蛋白酶切割产生至少10个病毒基因产物：核心蛋白（core）、E1、E2、p7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A和NS5B蛋白等。

P7蛋白是一个介于HCV结构蛋白和非结构蛋白之间的小蛋白，在脂质膜中形成六聚体阳离子通道，在病毒的自然感染过程中起一定的作用。由于p7与任何已知的原核生物和真核生物通道蛋白没有同源性，研究人员希望能够了解这一病毒离子孔道蛋白实现选择性阳离子传导的结构基础。金刚烷胺和长烷基链的亚氨基糖衍生物可抑制p7形成的阳离子通道，对HCV的治疗发挥重要作用。然而在HCV的临床试验中，金刚烷胺衍生物的药物疗效存在着极大的差异，不了解p7的详细分子结构也难以对此进行解释。

在这篇文章中，研究人员利用最新的核磁共振（NMR）技术解析了p7蛋白以及它的药物结合位点的结构。分析结构揭示出一种不同寻常的六聚体装配模式，p7单体i不仅与它们的直接相邻单体发生相互作用，还延伸结合了i+2和i+3单体，形成了一个复杂的、漏斗样结构。该结构揭示了阳离子选择的机制：束紧漏斗狭窄末端的一个天冬酰胺/组氨酸环充当了广泛的阳离子选择过滤器，而定位于漏斗宽末端的一个精氨酸/赖氨酸环则选择性地让阳离子进入到了通道中。

研究人员利用全细胞通道通道记录方法进行功能研究，证实这些残基对于通道活性至关重要。NMR检测通道-药物复合物揭示，周边螺旋和成孔螺旋之间的六价疏水口袋是金刚烷胺或衍生物的结合位点，化合物特异性结合这一位点有可能导致其构象改变，通过阻止通道开放抑制了阳离子传导。

这些研究结果为p7介导的阳离子传导以及金刚烷胺衍生物对它的抑制作用提供了合理的分子解释。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Unusual architecture of the p7 channel from hepatitis C virus

The hepatitis C virus (HCV) has developed a small membrane protein, p7, which remarkably can self-assemble into a large channel complex that selectively conducts cations1, 2, 3, 4. We wanted to examine the structural solution that the viroporin adopts in order to achieve selective cation conduction, because p7 has no homology with any of the known prokaryotic or eukaryotic channel proteins. The activity of p7 can be inhibited by amantadine and rimantadine2, 5, which are potent blockers of the influenza M2 channel6 and licensed drugs against influenza infections……