P5降低ZIKV感染AG6小鼠的腦和睪丸中的病毒滴度(A),減輕病理?yè)p傷(B,C)
乙腦病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)和寨卡病毒(zika virus,ZIKV)屬于黃病毒科黃病毒屬,是通過(guò)蚊蟲進(jìn)行傳播的蟲媒病毒。JEV引起的乙型腦炎致死致殘率高,我國(guó)是乙腦的高發(fā)區(qū),發(fā)病人數(shù)曾一度占世界總數(shù)的80%。目前JEV疫苗的使用在一定程度上減少了乙腦的發(fā)病率,但是對(duì)于已發(fā)病的患者,仍然沒(méi)有針對(duì)JEV的特效藥或治療手段。而ZIKV自2015年5月起,從巴西開始暴發(fā)并迅速向熱帶和溫帶地區(qū)蔓延。除了依靠蚊媒傳播外,ZIKV還可以在人與人之間通過(guò)性傳播或者母嬰垂直傳播,導(dǎo)致新生兒小頭畸形。2016年2月,世界衛(wèi)生組織(WHO)宣布ZIKV疫情為“國(guó)際衛(wèi)生緊急事件”,雖然在同年11月份WHO宣布解除警戒,但強(qiáng)調(diào)國(guó)際社會(huì)仍需做好與ZIKV打“持久戰(zhàn)”的準(zhǔn)備。因此,尋找治療JEV和ZIKV感染的特效藥物是目前刻不容緩的任務(wù)。
黃病毒包膜蛋白E蛋白在介導(dǎo)病毒進(jìn)入細(xì)胞過(guò)程中發(fā)揮重要作用。E蛋白分為三個(gè)結(jié)構(gòu)域domain I,II,III,在domain III和跨膜域之間有一段由兩個(gè)α螺旋組成的莖區(qū)。在病毒囊膜與細(xì)胞膜融合的過(guò)程中,莖區(qū)發(fā)生回折,以類似“拉拉鏈”的方式填補(bǔ)于E蛋白domain II間隙,牽引病毒囊膜與細(xì)胞膜靠近,驅(qū)動(dòng)膜融合的發(fā)生。
基于黃病毒包膜E蛋白莖區(qū)在膜融合中的重要作用,中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所病毒生物化學(xué)學(xué)科組研究人員設(shè)計(jì)了一系列源自JEV和ZIKV莖區(qū)的多肽,考察其抗病毒功效。結(jié)果發(fā)現(xiàn)源自莖區(qū)第二個(gè)螺旋的多肽的抗病毒作用優(yōu)于第一個(gè)螺旋;在JEV試驗(yàn)中,包含莖區(qū)末端7個(gè)氨基酸的多肽的抗JEV效果與不包含這7個(gè)氨基酸的多肽效果相當(dāng);而ZIKV試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)末端7個(gè)氨基酸至關(guān)重要,缺失這7個(gè)氨基酸的多肽不能抑制ZIKV感染。在所有測(cè)試的多肽中,源自JEV的多肽P5抗病毒能力最佳,對(duì)JEV和ZIKV的有效抑制劑量達(dá)到納摩爾級(jí)別,半數(shù)抑制濃度(IC50)分別是3.93 nM和70 nM。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)P5能降低JEV的致死率,減輕腦部病理變化和炎癥反應(yīng)。利用干擾素受體缺失小鼠(AG6)建立ZIKV感染模型,證實(shí)P5能顯著降低ZIKV感染后小鼠腦和睪丸中的病毒滴度,減輕ZIKV引起的病理性改變。
該研究證實(shí)多肽P5在體內(nèi)和體外均能有效抑制JEV和ZIKV感染,有效濃度達(dá)到納摩爾級(jí)別?;谄涿鞔_的作用靶點(diǎn)、高效的病毒抑制率以及多肽抑制劑良好的生物相容性,該實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)新型高效的臨床治療JEV和ZIKV感染的先導(dǎo)藥物。
該研究成果發(fā)表于《抗病毒研究》(Antiviral Research)。第一作者為碩士生陳黎曼,通訊作者為副研究員王薇。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助(31670165,31000089)。