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中研院發現冠狀病毒感染機制 有助開發貓傳染病疫苗

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貓咪如果發燒、食慾不振、腹部膨脹,飼主要當心了,可能感染無藥可醫、高致死率的貓傳染性腹膜炎(feline infectious peritonitis, 簡稱FIP)。目前FIP診斷困難,且缺乏有效的治療及預防方法,為了解決獸醫的當務之急,中研院與台大團隊找到冠狀病毒更細微的分子結構及致病過程,有助未來設計疫苗與檢測,解決愛貓族長久以來的棘手問題。

中央研究院生物化學研究所徐尚德副研究員,與台大分子暨比較病理生物學研究所張惠雯副教授,兩人攜手展開跨領域合作,結合病毒學、結構生物學、生物化學等跨領域知識。

研究團隊指出,較為人所知的冠狀病毒疾病,如嚴重急性呼吸道症候群(SARS)及中東呼吸道症候群(MERS),由於冠狀病毒表面棘狀蛋白的突變,造成分子細微的改變,從原本的宿主果子貍及駱駝演變到感染人類。

研究團隊也發現,如同鑰匙開鎖,冠狀病毒透過表面的棘狀蛋白辨識出宿主細胞表面受器分子的立體結構,進而感染。因此,若能了解病毒棘狀蛋白的更細微構造,將有助於解開病毒與宿主細胞結合過程與方法的秘密。

徐尚德攜手張惠雯,研究團隊成員還包含中研院邱繼輝特聘研究員、台大張晏禎助理教授,共同透過質譜分析技術,鑑定棘狀蛋白表面的轉譯後修飾醣化構造,並結合分子模擬計算,以及冷凍電子顯微鏡單分子結構重建分析方法,鉅細靡遺地將棘狀蛋白表面所覆蓋的醣衣原子分子構型一一重現,形成迷彩糖衣。

研究團隊成功建立高解析度的第一型貓傳染性腹膜炎病毒表面的「棘狀蛋白分子模型」,徐尚德表示:此模型提供了FIP致病機轉更細微的分子層面認知,並發現病毒如何與宿主細胞結合、致病的新機轉,有助開發疫苗及治療藥物。

研究也進一步發現,FIP的模型結構與SARS和MERS等冠狀病毒的棘狀蛋白分子構型截然不同。未來若透過生物資訊比對同源病毒的基因序列,以及表面棘狀蛋白分子結構,亦可獲得更多資訊以預測冠狀病毒與宿主細胞結合的特殊分子結構域。此研究建立的研究方法也將套用在其他冠狀病毒分子結構與功能關係等相關研究,預期對社會經濟與國民健康醫療有重要貢獻。

此研究由中研院、台灣大學、台灣蛋白質計畫及科技部資助。論文第一作者為台灣大學生物化學研究所博士生楊子靖。研究成果已於今(2020)年1月3日刊登於國際期刊《PNAS》,論文連結:https://www.pnas.org/content/early/2020/01/02/1908898117