轮状病毒P[19] VP8*蛋白与组织血型抗原相互作用的结构与功能基础

Rotaviruses (RVs) are one of the most important pathogens for the viral gastroenteritis in human and animals. RV cross-species transmission contributes to the RV strain diversity, which brings great challenge for the development and use of RV vaccine. It is reported that histo-blood group antigens (HBGAs) may be the receptors and/or attachment factors for the RVs recently and then play a vital role in the RV cross-species transmission. P[19] RVs have been detected both in human and pigs and show distinct gene assortments and cross-species transmission. However, the mechanism remain unclear. In this study, we will focus on the characterization of the HBGAs binding specificity of both porcine and human origin P[19] VP8* proteins with saliva- and oligosaccharide-based assays. Furthermore, the crystal structures of VP8* and HBGAs will be investigated to reveal the structural basis of the binding patterns, which is significant to clarify the mechanism of cross-species transmission and lay the foundation for the RV vaccine design.

轮状病毒(rotaviruses，RVs)是引起婴幼儿及动物病毒性胃肠炎的重要病原体。跨物种传播是轮状病毒毒株多样性的重要原因，给轮状病毒疫苗的研发和使用带来巨大挑战。最新的研究发现组织血型抗原（histo-blood group antigens，HBGAs）有可能作为RVs的结合受体在其跨物种传播中扮演重要作用。P[19]型RV可以感染猪和人，具有跨种传播的能力,但具体机制未明。本项目旨在研究和分析猪源和人源P[19]型RV VP8*蛋白与HBGAs的结合特性及其结构基础的异同，探讨型P[19]轮状病毒跨物种传播的分子机制，为阐明RV致病机理及RV疫苗的研制提供基础和依据。

轮状病毒(rotaviruses，RVs)是引起婴幼儿及动物病毒性胃肠炎的重要病原体。跨物种传播是轮状病毒毒株多样性的重要原因，给轮状病毒疫苗的研发和使用带来巨大挑战。最新的研究发现组织血型抗原（histo-blood group antigens，HBGAs）有可能作为RVs的结合受体在其跨物种传播中扮演重要作用。P[19]型RV可以感染猪和人，其在不同物种间传播和感染的机制尚不明确。VP8*序列分析显示P[19]型轮状病毒与人群中广泛流行的P[4]、P[6]、P[8]型RV同属于第二基因群组。对于猪源和人源轮状病毒P[19]型轮状病毒VP8*蛋白的受体类型及其结构基础的研究具有重要意义。本研究通过糖点阵，寡糖结合，唾液结合等实验方法探索P[19]型轮状病毒VP8*蛋白的寡糖结合特征，研究发现人P[19]VP8*与黏蛋白核心及I型组织血型抗原结合；猪P[19]VP8*与黏蛋白核心具有很好的结合，与I型组织血型抗原则没有结合。同时人P[4]和P[8]VP8*与黏蛋白核心也结合。利用晶体学方法解析了P[19] VP8*蛋白的结构，并进一步解析了P[19] VP8*与黏蛋白核心2（core 2）及I型组织血型抗原前体（Lactose-N-tetrarose，LNT）的复合物结构。结果显示P[19]轮状病毒具有与其他型别不同的受体结合位点，揭示了P[19]轮状病毒结合糖的分子机制以及P[19]病毒在不同物种间传播的潜在基础。并且通过序列分析和结构比较发现该受体结合位点在P[4]、P[6]、P[8]VP8*中也是保守的，为阐明第二基因群组轮状病毒与宿主表面多糖受体的作用机制提供了基础，也为研究轮状病毒进化，传播，流行机制及疫苗设计提供深入理解。