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    彭貴青教授團隊為冠狀病毒疫苗研發提供新思路
    發布時間:2021-01-20

    近日,我校農業微生物學國家重點實驗室彭貴青教授團隊聯合上??萍即髮W劉志杰教授團隊解析了冠狀病毒229E(HCoV-229E)表面刺突蛋白(S)的近原子分辨率結構,并捕捉到刺突蛋白的兩種中間構象,揭示了HCoV-229E入侵宿主細胞過程中必需的動態構象變化,為冠狀病毒疫苗研發提供新思路。

    冠狀病毒種類繁多,嚴重威脅全球公共衛生安全和畜牧業的健康發展;其中感染哺乳動物的冠狀病毒主要為Alpha屬冠狀病毒(HCoV-229E、PEDV、TGEV、FIPV等)和Beta屬冠狀病毒(SARS-CoV、SARS-CoV-2、MERS-CoV)。冠狀病毒刺突蛋白(S)為同源三聚體,在介導病毒入侵以及誘導中和抗體產生方面起著關鍵作用。已有研究表明Beta-冠狀病毒S蛋白受體結合區域(RBD)存在 “lying” 向“standing”構象的轉換,進而完成與細胞受體結合。但是,Alpha-冠狀病毒S蛋白RBD如何通過構象轉換結合受體,一直是懸而未決的科學問題。

    HCoV-229E刺突蛋白從非激活態到激活態的構象變化

    HCoV-229E刺突蛋白從非激活態到激活態的構象變化

    團隊通過單顆粒冷凍電鏡三維重構的方法解析了HCoV-229E刺突蛋白兩種構象狀態的結構(構象1和構象2)。其中構象1為“細長”結構,它的三個受體結合區(RBD)均處于“lying”狀態,由于空間位阻導致其無法與受體APN結合,該構象為受體結合的非激活狀態(closed state)。同時我們發現一種“矮胖”新構象(構象2),其RBD排列更為松散,有利于轉換為“standing”狀態,進而與受體結合。該發現可推廣到其他嚴重危害動物健康的Alpha-冠狀病毒(PEDV、TGEV、FIPV),對理解其入侵宿主細胞的分子機制,開發新型疫苗和藥物具有重要科學意義。

    Alpha-冠狀病毒和Beta-冠狀病毒亞單位疫苗研發策略

    Alpha-冠狀病毒和Beta-冠狀病毒亞單位疫苗研發策略

    在此基礎上,彭貴青教授團隊設計和表達了冠狀病毒S-三聚體和S-RBD,通過免疫效果評價,提出了冠狀病毒亞單位疫苗研發思路:針對Alpha-冠狀病毒(HCoV-229E 、PEDV等),S-三聚體比S-RBD更適合作為亞單位疫苗;針對Beta-冠狀病毒(SARS-CoV和SARS-CoV-2),S-三聚體和S-RBD均可作為亞單位疫苗的候選。

    上述研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃,中國博士后基金和華中農業大學科技自主創新基金等項目資助。

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