利用Cryo-EM 解出了3.5-Å 解析度的成熟登革病毒結構

Zhang, X. et al. Nat. Struct. Biol. 20, 105-111 (2013).

Speaker: Chin-Kun Tsai (蔡進焜)                                 Time: 13:00~14:00, Mar.13, 2013

Commentator: Dr. Shang-Rung Wu (吳尚蓉 老師)    Place: Room 601

Abstract

登革病毒(DENV)是由蚊子所散播的黃病毒(flavivirus)，它會引起多種疾病如 較輕微的dengue fever或是造成更嚴重的疾病像是hemorrhagic fever和shock syndrome。而每年在世界各地約有近五千萬人被感染¹。但直到現在對登革的感染仍然沒有有效的治療或疫苗可以對抗登革的感染。而在病毒成熟及感染細胞的過程中，登革病毒的套膜蛋白- envelope (E) and pre-membrane (prM) 扮演非常重要的角色²。而在spiky immature形式的登革病毒顆粒是由60個 E的三聚體(trimers)所構成，但在病毒成熟的過程中，隨著pH值的改變，會使病毒經歷構型(conformational)上的改變，進而形成一個平滑成熟的病毒顆粒，而此病毒顆粒是由90 個E的二聚體(dimers)所形成的³。儘管如此在病毒成熟及感染的過程中，但到底 pH 是如何去影響登革病毒套膜蛋白在結構及構型上的改變直到現在都不清楚。而在這篇研究中，作者們提供了cryo-elecron microscopy (EM)所解出的3.5-Å完整成熟登革病毒結構來解釋登革病毒在不同pH值中E和M protein的交互作用。他們發現在trans-Golgi network (TGN)中呈現酸性的pH值中，M蛋白的N-terminal 20-amino-acid loop of (M_1-20)會抓住E蛋白，並且透過可以感應pH值變化(pH-sensing)的histidine residues來避免不成熟的登革病毒暴露出它的fusion peptide。但在late endosome中同樣是酸性的pH值，卻會促使M蛋白釋放它所抓住的地方，並且觸發E蛋白暴露出fusion peptid來進行病毒的感染現象。總結來說，在病毒成熟及感染的過程中，M 蛋白可以去調節 (chaperones) E蛋白，進而導致其構型上的改變且這兩者之間的交互作用是會受到pH所影響(pH-dependent)的。

References

1.      WHO. Dengue: Guidelines for Diagnosis, Treatment, Prevention and Control (WHO, Geneva, Switzerland, 2009).

2.      Yu, I.M. et al. Structure of the immature dengue virus at low pH primes proteolytic maturation. Science 319, 1834–1837 (2008).

3.      Li, L. et al. The flavivirus precursor membrane-envelope protein complex: structure and maturation. Science 319, 1830–1834 (2008).