EV71-3C蛋白结构与功能研究

EV71是导致手足口病的主要病原体。去年，我国手足口病新发病例逾百万，危害严重。然而EV71的结构、功能及其致病机理基础研究薄弱。病毒编码蛋白EV71-3C参与病毒多聚蛋白成熟化剪切，病毒宿主相互作用及病毒复制等关键病原体生命过程，成为众多药物设计的靶位，是EV71研究的核心研究对象之一。本项目以EV71-3C为焦点，采用结构生物学，生物化学等实验手段，解析EV71-3C/多肽底物复合物，EV71-3C/RNA复合物晶体结构，量化描述EV71-3C蛋白酶活性和RNA结合活性。综合结构信息和理化实验数据，本项目的实施将试阐述 EV71-3C蛋白酶酶活性，RNA识别分子机理，从而为揭示EV71-3C在病毒宿主相互作用及病毒复制中的作用提供重要线索。本项目研究将深化EV71病毒基础研究，并为药物设计提供完善的结构生物学平台。本项目具有良好工作基础，目前已获得EV71-3C初步晶体结构

二十一世纪以来，EV71病毒引起数起全球范围手足口病大流行。EV71可造成中枢神经系统感染，引发重症，对免疫系统尚未健全的幼儿威胁巨大。2010年以来，手足口病年新发病例超过百万，位居我国丙类传染病之首。然而时至今日，手足口病的防治仍然面临的既无药物，又无疫苗的严峻局面。EV71编码的3C蛋白酶参与病毒前体蛋白的剪切，病毒复制及天然免疫逃逸等关键过程，是抗病毒药物设计的理想靶位。本研究项目聚焦于潜在抗病毒药物靶标EV71-3C。通过晶体结构的解析和酶学活性分析，我们发现并鉴定了参与底物识别的重要分子元件beta-Ribbon，证明了其构象的灵活性与蛋白酶水解活性密切相关。通过解析EV71-3C-芦平曲韦复合物的晶体结构，评价抑制剂对蛋白酶活性的抑制作用及对细胞的保护作用，我们展示了抑制剂与蛋白酶相互作用的结构基础，揭示了蛋白酶活性抑制机理，发现了EV71-3C具有凹陷的S2’底物结合口袋，提示了根据该结构特征进行抗病毒药物设计的新策略。通过EV71-3C一系列突变体晶体结构，并评价突变对蛋白酶活性的影响，我们揭示EV71-3C蛋白酶利用催化三联体进行蛋白水解反应的结构基础，首次发现了一个参与催化反应辅助氨基酸Arg39，在传统的蛋白酶水解理论的基础上添加了辅助氨基酸参与催化反应的模型。.EV71-3C相关的研究相关成果在国际病毒学和分子生物学一流专业杂志上发表2篇研究论文（J Virol 2011, 85(19):10021-10030.；J Mol Biol 2011, 408(3):449-461.），受到国际同领域专家的关注。我们应邀参与编写了国际权威酶学工具书《Handbook of Proteolytic Enzymes， 3rd Edition》的相关章节（Academic Press，ISBN:9780123822192）。