人工智能揭示了轮状病毒刺突蛋白中一个从未被描述过的3D结构

轮状病毒B突刺蛋白的尖端不仅与轮状病毒A和C的相应结构完全不同，而且此前也没有其他蛋白具有这种结构。

　　

引起人胃肠炎的轮状病毒有三组，称为A组、B组和C组，其中A组和C组感染儿童最多，特点最好。另一方面，主要在成人中引起严重腹泻的B组病毒，其刺突蛋白VP8*结构域的尖端知之甚少，它介导肠道细胞的感染。

贝勒医学院生物化学和分子生物学教授、通讯作者B. V. Venkataram Prasad博士说:“确定B组轮状病毒VP8*的结构很重要，因为这将帮助我们了解病毒如何感染胃肠道细胞，并设计策略来预防和治疗这种导致严重腹泻暴发的感染。”

该团队的第一步是使用x射线晶体学确定VP8* B的3D结构，这是一个费时费力的过程。然而，这种传统的方法在这种情况下是不成功的。然后，研究人员转向了最近开发的基于人工智能的计算程序AlphaFold2。

“AlphaFold2根据它们的基因序列预测蛋白质的3D结构，”第一作者和共同通讯作者胡丽娅博士说，她是贝勒生物化学和分子生物学助理教授。“我们知道轮状病毒B组VP8*的蛋白序列与轮状病毒A和C的VP8*的序列相似约10%，因此我们预计在3D结构上也会有差异。但当AlphaFold2预测VP8* B的3D结构时，我们感到惊讶，它不仅与轮状病毒a和C的VP8*结构域完全不同，而且之前没有其他蛋白质报道过具有这种结构。”

掌握了这些信息后，研究人员回到实验室，通过x射线晶体学证实了ALphaFold2预测的VP8* B的结构确实与蛋白质的实际结构相吻合。

轮状病毒如何感染细胞

先前的研究表明，轮状病毒A和C通过VP8*域结合到组织血型抗原上的特定糖成分来感染细胞，包括存在于体内许多细胞中的A、B、AB和O血型。有人提出，不同轮状病毒结合组织抗原上不同糖的能力可能解释为什么这些病毒中有些特别感染幼儿，而有些则影响其他人群。与VP8* A和VP8* C不同，VP8* B的糖特异性目前尚未被鉴定。

胡教授说:“我们对一系列糖进行了VP8* B的筛选，发现它能识别体内许多细胞中常见的n -乙酰乳糖胺，而轮状病毒a和C的VP8*不能识别这种糖。”“这种能够与糖结合的3D结构以前从未被描述过。”

“我很高兴能识别出一种新的3D蛋白质结构。在我们研究新结构如何与细胞相互作用并感染它们，以及这个过程与轮状病毒A和C的过程相比如何时，我也期待着由此产生的所有发现，”普拉萨德实验室的博士后威廉·萨尔曼博士说。

“我们的实验室多年来一直与普拉萨德博士的实验室合作，以了解糖结合病毒在胃肠道感染中的意义，”合著者玛丽·埃斯蒂斯博士说，她是卡伦基金会捐赠主席和贝勒病毒学和微生物学杰出服务教授。埃斯蒂斯还是贝勒丹邓肯综合癌症中心的成员。“我们还不能培养B组病毒，但我们的实验室现在将尝试在我们的人类类器官系统中培养这些成年病毒，这是一个微型的人类肠道模型，可以帮助我们探索病毒进入和生长的机制。这可能会导致治疗腹泻疾病仍然需要的新疗法。”

胡教授说:“这种确定蛋白质三维结构的新方法代表了结构生物学领域向前迈出的重要一步。”

“我对我们从进化的角度发现的一种新的3D蛋白质结构感到兴奋。它证明了病毒是如何通过结合具有相似功能的结构不同的模块来进化的，但这种结构是如何在B组轮状病毒中产生的，这是相当有趣的，”普拉萨德说，他是生物化学的阿尔文罗曼斯基主席，也是丹L邓肯综合癌症中心的成员。

文章标题

Novel fold of rotavirus glycan-binding domain predicted by AlphaFold2 and determined by X-ray crystallography