圖 1.THOV Gp 蛋白整體結(jié)構(gòu)圖示

圖 2.THOV/DHOV Gp 與桿狀病毒 Gp64 蛋白表面電荷分布圖示

正黏病毒科（Orthomyxoviridae）包括 7 個屬，分別是四個流感病毒屬（Influenza A/B/C/D virus），Thogotovirus 屬，Quaranjavirus 屬和 Isavirus（Infectious salmon anemia virus）屬。Thogotovirus 屬包括兩個主要成員，即 Thogoto virus（THOV）和 Dhori virus（DHOV）。THOV 和 DHOV 是蜱傳病毒，可感染多種動物和人類。感染 THOV 會引起患者高燒、中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和出血性疾病，嚴重者甚至出現(xiàn)多器官衰竭和死亡。Thogotovirus 屬病毒主要流行于非洲和歐洲，感染多種家養(yǎng)動物，針對這類病毒的抗體在當?shù)厝巳旱难逯袕V泛存在。2015 年，美國堪薩斯州一名男子死于病毒感染，經(jīng)鑒定該病毒為一種新型的 thogotovirus：被命名為 Bourbon virus。這提示了 Thogotovirus 屬病毒對人類公共健康的潛在威脅，應(yīng)當加強針對相關(guān)病毒的檢測和研究。

與流感病毒不同，Thogotovirus 屬病毒表面只有一個刺突蛋白 Gp，且 Gp 與流感病毒的囊膜蛋白沒有同源性。生化研究表明，THOV Gp 蛋白具有血凝活性但缺乏神經(jīng)氨酸酶或神經(jīng)氨酸酯酶活性。這些特征暗示著其與流感病毒之間的顯著差異。Thogotovirus 屬病毒的細胞受體以及入侵細胞的途徑目前尚不清楚，因而深入研究這類病毒的入侵、傳播和演化對于相關(guān)病毒性疾病和疫情防控具有重要意義。

中國科學院院士、中科院微生物研究所研究員高福率領(lǐng)團隊，分別解析了 THOV 和 DHOV 表面蛋白 Gp 胞外段的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)典型的 III 型融合蛋白的結(jié)構(gòu)特征，且都處于融合后構(gòu)象（圖 1）。與已知的多個 III 型病毒融合蛋白（水泡性口膜炎病毒 Gp 蛋白，單純皰疹病毒 gB 蛋白，桿狀病毒 Gp64 蛋白）相比，索戈托病毒 Gp 蛋白具有類似的結(jié)構(gòu)域構(gòu)造，與桿狀病毒 Gp64 尤為相似。在其五個結(jié)構(gòu)域中，*結(jié)構(gòu)域較為保守，尤其是位于底端的融合肽部分；第二結(jié)構(gòu)域差異zui為顯著，可能是造成不同病毒宿主特異性差別的主要原因。此外，結(jié)構(gòu)顯示 Gp 蛋白第三結(jié)構(gòu)域具有明顯的 pH 敏感性界面，有眾多帶電氨基酸形成廣泛的電荷相互作用網(wǎng)絡(luò)，很可能響應(yīng)環(huán)境 pH 條件變化而發(fā)生構(gòu)象變化；不同 pH 條件下的圓二色譜實驗證實了這一猜想，暗示 Thogotovirus 屬病毒很可能通過內(nèi)吞途徑入侵細胞并在內(nèi)吞體里發(fā)生膜融合。

雖然整體結(jié)構(gòu)較為類似，但 THOV/DHOV Gp 蛋白與桿狀病毒 Gp64 蛋白相互間存在明顯的結(jié)構(gòu)域位移，從而顯示出局部結(jié)構(gòu)的差異。同時，研究人員發(fā)現(xiàn)三個蛋白具有不同表面靜電荷分布特征，并呈現(xiàn)出一定的變化趨勢。桿狀病毒 Gp64 蛋白表面以負電荷為主，散在分布一些正電荷區(qū)域；而 DHOV Gp 蛋白表面分布有較多的正電荷區(qū)域；THOV Gp 介于兩者之間，且一些局部特征與桿狀病毒 Gp64 更為相似（圖 2）。這些結(jié)構(gòu)上的共性和差異說明，Thogotovirus 成員的 Gp 蛋白與昆蟲桿狀病毒的 Gp64 蛋白在進化上具有相同的起源，但通過不同的途徑進行演化。桿狀病毒 Gp64 蛋白主要適應(yīng)昆蟲宿主；THOV/DHOV Gp 雖然都演化出哺乳動物宿主適應(yīng)性，但二者演化途徑存在明顯差別，使 THOV Gp 保留了較多桿狀病毒 Gp64 的特征。對 Thogotovirus Gp 相關(guān)同源蛋白的進化樹分析也驗證了這一演化過程。以上發(fā)現(xiàn)加深了對 Thogotovirus 屬病毒入侵途徑的了解，豐富了對正黏病毒科起源和演化過程的認識，對相關(guān)病毒引起的疾病和疫情防控具有理論和實際意義。