两篇 Cell 文章「比翼齐飞」Biacore 助力基孔肯雅病毒入侵机制的破解

2020-03-14 19:36:20, Wei & Jiacheng Cytiva（思拓凡)

没有什么问题是一篇 Cell 说不清楚的，如果有，那就两篇。

在最新一期的 Cell 期刊中，来自中国科学院和华盛顿大学的科研工作者，同时就基孔肯雅病毒（Chikungunya virus，CHIKV）的入侵机制，side-by-side 发表了两篇文章。而这两篇文章均不约而同的使用了 Biacore 技术。

下面小编就跟大家详细介绍一下 Biacore 是如何助力这两篇 Cell 文章「比翼齐飞」的。

CHIKV

基孔肯雅病毒（Chikungunya virus，CHIKV）是一类可引起发热、皮疹、关节疼痛的蚊虫传播病毒。该病毒病主要分布在热带和亚热带地区。人感染该病毒后可致急慢性的外周关节痛或关节炎，严重时致人死亡。

基孔肯雅病毒自 1952 年首次被分离以来，至今已有 60 多年，直到近来，科学界才证实 MXRA8（Matrix remodeling-associated protein 8）分子是基孔肯雅病毒的受体，但是 MXRA8 分子如何介导基孔肯雅病毒的入侵却是个未解之谜。

2019 年 5 月 9 日，中国科学院北京生科院、微生物所高福院士团队与中国科学院天津工业生物技术研究所高峰研究团队在国际顶级期刊 Cell 上发表了题为「Molecular Basis of Arthritogenic Alphavirus Receptor MXRA8 Binding to Chikungunya Virus Envelope Protein」的研究成果（图 1）。

该研究首次从分子水平阐明了基孔肯雅病毒囊膜表面 E（CHIKV E）蛋白与其受体 MXRA8 分子的相互作用，揭示了此类病毒入侵细胞的分子机制，为抗病毒药物开发及新型疫苗设计提供了新靶点。在这篇文章中，Biacore 为 CHIKV E 蛋白与其受体 MXRA8 相互作用及其关键氨基酸的验证，提供了关键数据！

图 1 Cell 文章截图（来源：Cell）

首先，作者解析了鼠源 MXRA8（mMXRA8）、人源 MXRA8（hMXRA8）与 CHIKV E 复合物的晶体结构，以及 hMXRA8 与 CHIKV 病毒样颗粒（VLP）复合物的显微结构。

结果表明， MXRA8 是一种具有独特的拓扑结构的新型免疫球蛋白样（Ig-like）受体分子，它能够以独特的 3:3 结合模式，结合到病毒表面两个刺突蛋白三聚体 CHIKV E 间的「峡谷」中，形成非常紧密的结合。

为了验证这一晶体结构，作者利用 Biacore 检测了 CHIKV E 与 hMXRA8/mMXRA8 的结合。

结果表明，CHIKV E 与 hMXRA8 及 mMXRA8 之间均能直接结合，并且亲和力分别为 6.02 ± 0.39 μM 和 3.50 ± 0.86 μM（图 2，A&B）。

为了寻找 hMXRA8 与 CHIKV E 互作的关键氨基酸，作者对 hMXRA8 上不同位点的氨基酸：Q63、D64、R69、Y92、E96、R98、E227 和 R228 进行了系列突变，再利用 Biacore 检测这些点突变的 hMXRA8 与 CHIKV E 的亲和力。

结果显示， Q63、D64、E96 单突变和 E227 / R228 双突变，略微降低了 hMXRA8 对 CHIKV E 的结合（图 2，E、F、I、K）。Y92 的单突变部分降低了二者结合的亲和力（图 2，H）。而 R69 和 R98 单突变完全破坏了二者的结合（图 2，G&J）。

这些结果表明，这些不同位点的氨基酸对于二者的互作都有不同程度的贡献，并且这些结果与相应的晶体结构数据完全吻合。

值得注意的是，他们还利用 Biacore 发现了 hMXRA8 内部二硫键的缺失（C144A / C279A 或 C144S / C279S），同样可以破坏其与 CHIKV E 的结合，表明这种二硫键对于 hMXRA8 的构象的稳定十分重要，二硫键的缺失会改变其构象，从而完全破坏了其与 CHIKV E 的结合（图 2，L&M）。通过 Biacore 提供的关键数据，基孔肯雅病毒囊膜表面 E 蛋白与其受体 MXRA8 的相互作用机制以及互作关键氨基酸得到完美验证。

图 2 Biacore 检测 MXRA8 与甲病毒 E 蛋白之间的结合亲和力（来源：Cell）

正所谓「一蛋双黄，好事成双」

在同一期《Cell》中，还背靠背发表了华盛顿大学医学院科研人员针对基孔肯雅病毒与其受体 MXRA8 的相互作用机制的研究成果：Cryo-EM Structure of Chikungunya Virus in Complex with the Mxra8 Receptor。

该篇文章也同样采用 Biacore 技术检测了人源（图 4，B&C）和鼠源（图 4，D&E）Mxra8 与 CHIKV VLPs 的结合，同样证明了 Mxra8 通过类似的机制识别病毒 CHIKV 蛋白，从而介导病毒的入侵。

图 3 Cell 文章截图（来源：Cell）

图 4 Biacore 检测 MXRA8 与 CHIKV VLPs 之间的结合亲和力（来源：Cell）

同一期的两篇 Cell 文章，出自两个不同国家的多个科研单位。但他们却不约而同的同时选择使用了 Biacore 技术，这怎么就那么巧呢？

其实，看似巧合，实则必然。

Biacore 作为分子互作检测的「金标准」，以其卓越的性能，为不同领域的科学研究提供了大量精准的数据，已经助力超过 30000 篇文献的发表，成为了发表高分文章的必备工具。

参考文献：

1. Song H, Zhao Z, Chai Y, Jin X, Li C, Yuan F, Liu S, Gao Z, Wang H, Song J, Vazquez L, Zhang Y, Tan S, Morel CM, Yan J, Shi Y, Qi J, Gao F, and Gao GF. Molecular Basis of Arthritogenic Alphavirus Receptor MXRA8 Binding to Chikungunya Virus Envelope Protein. Cell 177, 1–11, June 13, 2019.

2. Basore K, Kim AS, Nelson CA, Zhang R, Smith BK, Uranga C, Vang L, Cheng M, Gross ML, Smith J, Diamond MS, and Fremont DH. Cryo-EM Structure of Chikungunya Virus in Complex with the Mxra8 Receptor. Cell 177, 1–13, June 13, 2019.

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