肠道病毒EV71致病机制的结构基础研究

肠道病毒71（EV71），属小核糖核酸病毒科肠道病毒属，是导致手足口病（HFMD）的主要病原体之一。EV71感染疾病是全球性传染病，20世纪90年代后期开始肆虐东亚-太平洋地区，由于EV71存在很多突变株和亚型，加之目前尚无有效疫苗和药物，因此对该病的预防和治疗成为难点，同时对EV71的致病和免疫机制的研究也已成为备受关注的热点。本研究拟通过肠道病毒EV71主要结构蛋白及其组装的完整病毒颗粒、病毒颗粒与抗体（受体）复合物以及与EV71转录、复制相关的非结构蛋白三维结构的解析，从分子水平上深入认识EV71侵入宿主、在宿主细胞内进行复制、转录以及病毒的装配模式，从而详尽阐述EV71的致病机理和免疫机制，为EV71病毒的疫苗和药物研制提供结构基础。

人手足口病（Hand-foot-mouth disease, HFMD）又名发疹性水疱口腔炎，是由肠道病毒引起的全球性常见传染病，世界大部分国家和地区均有此病流行的报导。多发生于5岁以下儿童，可引起手、足、口腔等部位的疱疹，少数患儿可引起无菌性脑膜脑炎等神经并发症，重症导致死亡。目前引起手足口的病原体主要是肠道病毒属(Enterovirus)的柯萨奇病毒A16（CoxA16）和EV71。2008年之前的发病以CoxA16为主，因此近年来呈现EV71感染与CoxA16感染交替出现。本项目主要针对在我国造成严重疫情的手足口病病毒EV71、CVA16等开展研究，通过解析病毒颗粒、非结构蛋白的的晶体结构，阐明手足口病病毒侵染宿主细胞的分子机制，研制抗手足口病毒抑制剂药物，为手足口病的临床预防与治疗手段的开发提供重要的理论依据和实验基础。成功地 解析了EV71成熟病毒和天然空心病毒颗粒的晶体结构。提出一个精细的、合理的“病毒脱衣壳动态过程”模型。从结构上分析，EV71成熟病毒与其它肠道病毒结构较为相似，然而空心病毒颗粒呈“膨胀”状态，与低分辨率病毒脱衣壳中间体结构极为相似。EV71两种构象结构的分析揭示了，以VP1 GH loop作为“接头感应器”，将外源受体结合信号传递给病毒，激发病毒脱衣壳过程的分子机制。 基于肠道EV71 衣壳蛋白结构的进行抑制剂设计和抗病毒活性研究，筛选出一个候选抑制剂具有非常好的抗EV71活性，为进抗手足口病有效药物的开发提供方向。肠道病毒表面“五次轴”周围有一个深深的“凹槽”，又名“峡谷”，“峡谷”底部结合一个天然口袋因子，口袋因子的释放是病毒脱衣壳正确发生的必要条件。根据全病毒疏水口袋和口袋因子的结构信息来设计新型EV71抑制剂分子，解析了四个3-(4-吡啶)-2咪唑酮啉类化合物与EV71复合物晶体结构，并进行了四个化合物的抗EV71病毒活性及与EV71结合能力分析，成功合成两个抑制剂候选分子，为抗手足口病有效药物的开发提供方向。肠道病毒柯萨奇病毒（CVA16）非结构蛋白结构研究--2A蛋白酶三维结构研究，通过对该蛋白酶的底物识别特异性分析实验发现了关键的酶活氨基酸残基，阐明CVA16 2A蛋白酶是一种半胱氨酸蛋白酶，其酶活中心是由His21，Asp39和Cys110这三个高度保守的氨基酸残基构成，该酶可以作为抗病毒药物的一个靶标。