【揭开埃博拉病毒“复制机器”的面纱】今年9月,非洲乌干达再次出现新的埃博拉疫情。这意味着埃博拉病毒这把“达摩克利斯之剑”依然悬在头顶,时刻威胁着人们的健康。

科学界一直想研制一款成本低、有利于推广的广谱性抗埃博拉病毒小分子药物,但却缺乏理论指导。埃博拉病毒聚合酶负责病毒基因组复制过程,且具有较高保守性,是研发广谱性药物的重要靶标。但埃博拉病毒聚合酶的分子量大、不稳定、易降解,其三维结构的解析一直是世界性难题。

现在,中国科学院微生物所高福院士团队和施一团队合作,首次解析了埃博拉病毒聚合酶复合物的三维结构,为从分子水平理解埃博拉病毒复制机制奠定了关键理论基础。他们还解析了老药苏拉明能有效抑制埃博拉病毒聚合酶活性的分子机制,为抗埃博拉病毒的药物开发提供了新的靶点和方向。相关研究9月28日发表于《自然》杂志。

现形:结构稳定的“复制机器”

埃博拉病毒病是由埃博拉病毒引起的烈性急性传染病,主要在人或灵长目动物之间传播。自1976年首次在非洲扎伊尔和苏丹被发现后,埃博拉病毒已在非洲肆虐了近50年,暴发过30多次,造成数万人死亡,病死率最高可达90%。

其中,2014-2016年暴发于西非国家的埃博拉疫情,是有史以来最严重的一次,共导致约2.9万人感染,超过1.1万人死亡。2018至2020年暴发于刚果民主共和国的埃博拉疫情也导致3481人感染,2299人死亡。2021年在西非国家几内亚再次发现埃博拉病毒活跃迹象,提示病毒可能存在潜伏感染。

这些数据说明,对埃博拉病毒仍需加强科学研究。

目前,已有两款上市的扎伊尔型埃博拉病毒抗体药物,其作用靶点是埃博拉病毒表面刺突糖蛋白(GP)。

“已上市的抗体药物具有特异性,不能用于治疗其他类型埃博拉病毒以及马尔堡病毒等丝状病毒。此外,病毒表面的GP蛋白在宿主免疫压力下也容易发生免疫逃逸,有可能造成抗体药物效果变差甚至无效。”论文通讯作者施一对《中国科学报》说。

此外,他表示,由于抗体药物制造成本比较高,需要低温储存,不利于在非洲地区普及推广使用。开发有效安全的广谱性抗病毒小分子药物是应对不同类型埃博拉病毒和其他丝状病毒感染的重要研究方向。

科学家已经发现,埃博拉病毒基因组的转录与复制过程由病毒聚合酶蛋白L和其他辅助蛋白形成的复合物来共同完成。由于聚合酶复合物在不同的丝状病毒中具有高度保守性,是非常理想的广谱性抗病毒药物开发靶点。

此前的研究还发现瑞德西韦和法比拉韦,这两个针对埃博拉病毒聚合酶的核苷类小分子药物具有良好的体外抗病毒活性。然而,其临床效果却并不理想。目前,临床上尚未有批准可用于治疗埃博拉病毒感染的小分子药物。

那么,现有的靶向聚合酶药物如何进行结构优化?能否针对聚合酶保守位点开发新的药物来治疗埃博拉病毒病?

回答这些问题,迫切要求研究人员弄清楚埃博拉病毒的复制机制。

埃博拉病毒属于丝状病毒科,基因组为不分节段的负链RNA,长约19 kb,包含7个开放阅读框。过去近10年,科学家对这种病毒的复杂结构已经有了一些了解,比如它的RNA基因组被核蛋白(NP)包裹,形成核糖核蛋白复合体(RNP),进一步与聚合酶蛋白(L)、病毒辅助蛋白(VP35)、转录激活蛋白(VP30)和核衣壳相关蛋白(VP24)结合,形成螺旋状核衣壳结构,并被基质蛋白(VP40)环绕,进一步与病毒表面GP蛋白形成完整病毒颗粒。

解析埃博拉病毒聚合酶的三维结构却是全球病毒学家面临的一个挑战。经过多年的尝试摸索,施一与高福合作研究团队成功表达纯化获得了埃博拉病毒聚合酶复合物蛋白(L-VP35复合物),并利用冷冻电镜技术解析其高分辨率三维结构。他们发现,埃博拉病毒的聚合酶L蛋白会与VP35蛋白四聚体形成稳定的复合物,进行病毒基因组复制和转录。

那么,L-VP35聚合酶复合物如何介导这一功能呢?研究团队在原子层面对这个问题进行了深入探索。

入微:揭开“共舞”机制

通过深入观察,研究团队对聚合酶复合物的动态构象变化有了微观水平的了解。

作为病毒“复制机器”的核心,聚合酶在生成子代RNA的过程中涉及到多种构象变化,从而促进产物顺利合成,其中最重要的构象变化是从起始态到延伸态的转变。

此前的研究表明,聚合酶从起始状态进入到延伸状态时,酶活中心的两个关键结构元件——启动环(priming loop)和支撑螺旋(supporting helix)必须发生巨大的构象调整,才能保证产物链有足够的空间进行延伸。否则,就会与产物链发生空间位阻。

研究者通过改变冷冻电镜的制样条件,捕捉到了埃博拉病毒聚合酶处于延伸状态时的精细结构。他们发现,在处于延伸构象时,启动环完全缩回到加帽结构域,而支撑螺旋也会远离聚合酶的活性中心,从而为模板/产物双链RNA提供足够的空间进行延伸。

那么,病毒VP35蛋白如何与L聚合酶“共舞”呢?

研究发现,在病毒复制过程中,VP35会像“桥梁”一样,起到连接L蛋白和病毒RNP的功能。“当L聚合酶进行病毒基因组复制时,是以螺旋形的RNP为模板,而不是以裸露的RNA为模板,这时VP35主要行使的是分子伴侣功能,介导L聚合酶以RNP为单元进行复制。”施一说。

他向《中国科学报》解释,VP35四聚体除了中间的寡聚化结构域,两头分别有四个N端(氨基端)结构域和四个C端(羧基端)结构域,其中一个C端结合到L蛋白上,进一步稳定L聚合酶与VP35四聚体的结合,同时另外七个端会像“八爪鱼的触角”一样,帮助L聚合酶在RNP结构上发生滑动,以及结合单体状态下的病毒RNP蛋白,阻止其与宿主RNA发生非特异性相互作用,保证单体NP蛋白能够用于子代RNP的生成。

“如果没有VP35,L聚合酶蛋白就没法进行基因组复制和转录过程。”施一表示,如果能够阻断L蛋白和VP35的结合,病毒将无法复制。

洞见:指导药物设计与优化

开发能有效抑制埃博拉病毒的小分子药物一直是国际热点,也是难点。

施一表示,了解L-VP35复合物相互作用界面的分子细节,为进一步开发靶向聚合酶的药物提供了新的靶点以及重要指导信息。

据介绍,埃博拉病毒聚合酶活性结构域和加帽结构域与呼吸道合胞病毒(RSV)和狂犬病毒(RABV)等其他(基因组)不分节段的负链RNA病毒聚合酶结构相似,说明这类病毒聚合酶在进化过程中具有保守性。

值得注意的是,研究者指出,埃博拉病毒聚合酶的N端结构域区域具有一个丝状病毒特有的插入结构域,并在埃博拉病毒聚合酶发挥活性时是必不可少的,可成为潜在的抗病毒药物研发靶点。

此次研究中,研究团队还对百年老药苏拉明体外抗埃博拉病毒活性的分子机制进行了探索。

苏拉明是20世纪初由德国化学家保罗·埃利希首次分离出来的一种无嗅、无味的白色粉末,可溶于生理盐水中,后来被发现可用于治疗多种寄生虫病,从20世纪20年代初被广泛用于治疗非洲昏睡病和盘尾丝虫病等寄生虫病。近年来,科学家发现苏拉明具有抗新冠以及癌症活性。前期初步研究提示苏拉明也具有抗埃博拉病毒活性,但其作用机制不甚清楚。

研究人员通过体外酶活和细胞复制子实验,发现苏拉明能有效地抑制埃博拉病毒聚合酶活性,并进一步利用冷冻电镜技术解析了埃博拉病毒聚合酶与苏拉明的复合物结构,揭示苏拉明是通过结合在聚合酶的NTP进入通道,阻碍底物进入酶活中心而发挥抑制作用。苏拉明药物与L蛋白相互作用的分子细节,为进一步改造和优化苏拉明药物提供了关键参考信息。

“苏拉明是一种潜在的抗病毒药物,这项研究的一个亮点是解析L蛋白与苏拉明的复合物,这可以指导进一步的抗病毒药物设计。”该论文一位审稿人说。另一位同行评审人则表示,埃博拉病毒L蛋白结构信息的缺乏一直是该领域公认的空白,这项研究提供了重要的信息,有助于促进基于结构的抗病毒药物设计。https://t.cn/A6o7Cgr9

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#一根玉米卖6元合理吗#【宣称“助农”,#直播带货贵卖农产品谁最受益#?】自今年6月以来,关于“东方甄选玉米6元钱一根,贵不贵”的话题持续引发热议。近日,继主播辛巴在直播间炮轰“打着助农的旗号售卖高额暴利商品”,东方甄选主播董宇辉回应后,当当创始人李国庆也加入“战局”,称东方甄选玉米6元一根没暴利。#为什么玉米卖6元农民还是不赚钱#
  在各方争论背后,“谷贱伤农”的话题再一次引起关注。有人认为,在乡村振兴的大背景下,助农增收的关键在于,要让“地里货”卖出高于“地头价”;还有人则认为,“谷贱伤农”但“谷贵”也未必能“富农”。

  高价农产品频现市场
  当“谷贱伤农”的话题引发讨论后,家住重庆九龙坡区的周亮(化名)便在社交平台上发出了“6元一根的玉米根本不算贵,我还买过7.6元一根的黄瓜”的感慨。
  今年8月23日,周亮因特殊情况,不能出门,便在外卖平台购买了一些蔬菜。其中,两根“精选黄瓜”,总重约600克,售价达到了15.36元。
  “所谓的‘精选黄瓜’,其实和菜市场上的没两样。”周亮告诉记者,当他致电商家时,对方却说:“我们卖的都是‘精选’‘助农’农产品,我们没有多少利润。”然而,进入9月后,该黄瓜的价格就下降了一半多。
  记者注意到,在电商和直播带货的推动下,大量原本“养在深闺”的农产品搭上了“出山进城”的快车,即便价格高昂,仍大受追捧。

  “谷贵”未必“富农”
  普通民众之所以对高价农产品和“谷贱伤农”的说法存在质疑,一方面是因为农产品的价格与价值不匹配,另一方面则是出于“谷贵”未必“富农”的质疑。
  今年55岁的李周(化名)是重庆渝东北片区某县的李子种植大户。他告诉记者,前些年,李子成熟后,价格高的时候每斤能卖到1.8元至2.5元。而当地某知名品牌贴上了“本地产”标签后,价格往往能卖到十四五元一斤。
  “我们除去人工、管理等成本,一斤李子的利润只有几毛钱。”在李周眼里,“谷贱伤农”的说法比较片面,甚至终端销售的价格太高,还可能会让众多不具备种植条件的农民“一哄而上”,给收购方提供进一步压价的空间,最终伤害的还是种植户。
  与此同时,李周也表示,看着果子终端销售价格的零头比收购价还高,心里十分羡慕。但考虑到价格低一点,就能在采摘期内,将果子全部“消化”,不至于让它烂在地里,心里也就平衡了许多。
  采访中,记者发现,重庆不少区县的农产品种植、养殖户对“谷贵”“谷贱”的态度十分矛盾。他们一方面希望农产品能卖到高价,从而增加收入;另一方面又担心自己产品售价过高,导致收购的商人减少,货卖不出去。
  “在传统的农产品走批发、统货模式下,农民对产品价格的矛盾心理由来已久。但随着电商平台和直播电商的兴起,电商新渠道让农产品有了更多的溢价空间。”重庆市农业农村委一位工作人员说,农产品的溢价部分能反哺农民的比例极少,对于多数农产品销售电商来说,钱都花到了中间损耗和供应链上。
  对此,有媒体评论指出,农产品直播业不能满足于把农民的货卖出去,还要让农民更多分享产业链上的利润,这是农产品营销模式创新的意义之一。如果一种农产品营销模式只是企业和网红的盛宴,而不能更多惠及农民,那这种模式的意义就很有限。

  助农需施足政策“底肥”
  记者了解到,当前,无论是从事农产品销售的电商、带货主播,还是农民自己,在推销农产品时,几乎都冠以“助农”的名义。其中,不乏一些打着“助农”旗号高价售卖农产品的行为。
  对此,专家表示,短期内,企业、主播、农户或许能获得“助农”带来的红利,时间一长,不仅不能“助农”,反而可能“伤农”。因此,在推销定价较高的农产品时,要慎用“助农”之名。
  记者了解到,为破解“谷贱伤农、米贵伤民”怪圈,在乡村振兴战略向纵深方向发展的背景下,重庆各区县纷纷通过施足政策“底肥”,真正助农增收。
  “今年脆李丰产,我们既欢喜又发愁,真怕卖不到钱,是合作社帮了大忙。”重庆巫溪县通城镇青梅村村民刘德翠介绍,今年7月,村里的合作社把来自四川的老板请到果园里。果商住在村里,指导大家按着市场需求的标准,精细采撷,白天分选包装上车,连夜拉到四川的批发市场,每天收购量超过15000公斤。
  在收购过程中,通城镇要求各村的专业合作社,在果商和农户之间穿针引线,维持产销秩序,确保果子质量。同时,又监督果商以质论价,按时足额付款。
  同时,该镇还通过开展技能培训,让村民掌握对次果、裂果晾晒粗加工的技巧,让不易存储的李子变为李子干,变成游客喜欢的特色旅游产品。
  “以前,外地果商来收购李子时,经常把‘助农’挂在嘴上,却把收购价格一压再压,我们根本挣不了几个钱。今年,有了政策的帮助,大家种李子的收入比以往提高了一倍多。”刘德翠说。
  重庆市乡村振兴局相关负责人也表示,在政策帮扶和新服务业态的推动下,“地里货”不止卖出“地头价”已成为常态。未来,重庆将从健全市场监管机制,打通上下游产业链,提升农民种植、养殖技术等方面入手,做强特色农业,释放“富农效应”。(工人日报-中工网记者 李国)


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