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EV71(enterovirus71)是引起重症手足口病的首要病原体,它属于微小核糖核酸病毒科(picornaviridae)肠道病毒属(Eentervirus genus)。EV71可以引起严重的中枢系统感染,并有较高的死亡率,其感染症状包括:脑膜炎、脊髓灰质炎样麻痹和急性神经性肺水肿等。2007年EV71在山东临沂爆发,紧接着于2008年在安徽阜阳爆发,这两次爆发直接拉开了 EV71在中国内地持续流行的序幕。根据中国疾病预防控制中心公开的数据,我国自2008年以来每年新发手足口病例超过百万,位居丙类传染病之首。因此,EV71引起的公共卫生威胁不容忽视。EV71具有一个约7400个核糖核苷酸组成的单股正链RNA基因组,它编码了一个约250kDa的前体蛋白(Polyprotein)。病毒前体蛋白需要进行成熟化切割才能形成具有功能的蛋白,这一酶切过程由病毒蛋白酶2A和3C完成,并最终产生10个成熟蛋白,包括3种结构蛋白(衣壳蛋白):VPO,VP1和VP3,以及7种非结构蛋白:2A,2B,2C,3A,3B,3C和3D。结构蛋白组装成正二十面体的病毒衣壳,保护病毒的基因组、复制酶并介导病毒入侵;非结构蛋白参与病毒成熟,复制和天然免疫逃逸等病毒生命周期中的关键步骤。2C蛋白是微小核糖核酸病毒中最保守的蛋白之一,根据氨基酸序列分析,它属于AAA+ ATPase家族的SF3 Helicase超家族。研究人员发现,与其它正链RNA病毒相同,EV71基因组复制过程发生在细胞质中特征性的膜结构中。非结构蛋白2C及其前体蛋白2BC介导了病毒感染的细胞中膜组分的变构及基于膜结构的病毒复制复合物的组装。此外2C蛋白还参与了病毒生命周期中的其他重要过程,包括病毒脱壳,天然免疫逃逸和病毒衣壳的形成等。由于2C蛋白含有膜结合区,高度不稳定,难以结晶,其高分辨率晶体结构一直未知,并阻碍了人们对2C功能的深入理解和抑制剂的设计。我们成功解析了 EV71-2C蛋白116-329段2.5A的晶体结构,以及EV71-2C蛋白116-329段与ATP-γ-S 2.5 A的复合物晶体结构,这是首次获得微小核糖核酸病毒2C蛋白的结构。2C蛋白的结构包括三部分:一个传统的ATPase结构域,一个比较少见的由三个半胱氨酸(C270,C281,C286)构成的锌指结构和一个C末端两亲性α螺旋(也称为pocket binding domain,PBD)。其中ATPase结构域和锌指结构域共同构成一个疏水性“口袋”。不同于其它AAA+ATPases,EV71-2C蛋白的C末端两亲性α螺旋通过疏水相互作用与另外一个2C蛋白的疏水性“口袋”相互结合,从而介导了2C蛋白自身的寡聚化。分子筛柱层析和X射线小角散射实验结果表明2C蛋白的寡聚化在溶液中是稳定存在的,排除了这种寡聚化是由晶体堆积造成的可能性。我们继而将参与2C-2C结合的关键氨基酸进行点突变研究,突变体的ATPase酶活实验和重组病毒包装实验结果表明这种寡聚化是2C发挥ATPase活性和EV71病毒复制所必须的。AAA+ATPase家族的蛋白通常会形成环状六聚体结构,我们以人多瘤病毒(human polyomavirus JCV)的large T antigen(LTAg)六聚体结构为基础,结合EV71-2(C蛋白116-329段与ATP-y-S复合物晶体结构的信息,模拟构建了 EV71-2C的六聚体模型,该模型为深入探讨2C的功能提供了重要的结构生物学数据,同时我们的研究成果为设计靶向2C抑制剂研发提供了重要科学依据。冠状病毒(CoV)HKU1可以引起人急性呼吸道疾病,但是目前对其了解的并不多。在其感染过程中,它利用S1亚基的CTD(C-terminal domain)而不是NTD(N-terminaldomain)去结合受体,这与其它β-CoV并不相同。我们解析了 HKU1 CTD 1.9 A的晶体结构,该结构主要包括三个结构域:核心区(core)、插入区(insertion)和subdomain-1(SD-1)。其中core和SD-1结构域与其它β-CoV的结构高度相似,而insertion结构域则是一个全新的结构域,并且在HKU1 S蛋白三聚体的cryo-EM结构中看不到。我们通过突变实验和病毒抑制实验确定了 6个参与S蛋白与中和抗体结合的氨基酸和2个参与S蛋白与受体结合的氨基酸。我们的结果为更深入的理解CoV S蛋白的入侵,进化等提供了帮助。