近日,記者從中科院武漢病毒研究所獲知,該所周溪研究員課題組發現諾如病毒3號非結構性蛋白(NS3)蛋白具有RNA解旋酶及分子伴侶功能,推翻了先前認為的諾如病毒沒有活性解旋酶的觀點,為抗諾如病毒藥物的研發提供了新的思路。這一研究成果在線發表在《病毒學雜誌》(Journal of Virology)上。
在一個有幾十張餐桌的中型飯店,一名感染者在嘔吐之後,整個飯店近一半的就餐者都被感染——這個關於諾如病毒的故事反映出其超強的感染力。作為急性腸炎的主要致病原,諾如病毒每年約感染6.84億人,導致約21萬人的死亡。人類杯狀病毒科諾如病毒屬,無包膜單股正鏈RNA病毒,直徑約為27-40nm,基因組全長約7.5-7.7kb,科學家用這幾個簡單的參數描述諾如病毒。
2015年,專門研究RNA病毒的周溪把目光投向了「特別難搞」的諾如病毒。「病毒的單鏈RNA複製時,需要解旋酶將新複製產生的單鏈核酸與原有的單鏈核酸分離,就像兩條拉鏈被拉開一樣,解旋酶的作用相當於拉鏈頭。」周溪向《中國科學報》記者解釋。在與諾如病毒差不多大小的許多病毒上,「拉鏈頭」已經逐一被發現。而通過對「拉鏈頭」解旋酶的抑制來控制病毒的複製效率成為目前治療病毒感染的常用手段。
然而,2001年,美國紐約州立大學石溪分校教授埃卡德·威默(Eckard Wimmer)發表研究稱,在大腸桿菌的原核表達系統內的實驗證明諾如病毒沒有具有解旋酶活性的蛋白。仔細研究文獻並結合自己實驗室之前對其他病毒解旋酶的研究,周溪認為這項研究存在方法上的漏洞。「大腸桿菌的原核表達系統並不能完全代表諾如病毒在人和哺乳動物體內繁殖的過程。」他說。
周溪帶領課題組換用真核表達系統,試圖在諾如病毒的7個非結構蛋白中重新尋找解旋酶活性。研究人員在體外合成了多條諾如病毒雙鏈RNA,並對其中一條進行了螢光標記。隨後,將體外表達的多種諾如病毒蛋白與合成的雙鏈RNA進行反應。在瓊脂糖凝膠電泳實驗中,研究人員看到,螢光標記的RNA遷移速度更快。這表明,螢光標記的RNA比其他質量更小,這條RNA被蛋白成功的從雙鏈RNA上解旋。上百次實驗後,研究人員確定了NS3具有解旋酶活性,並證明這種蛋白在沒有ATP功能的情況下仍具有解旋的功能,但活性有所降低。
這項實驗中,研究人員還發現,治療類重症肌無力症候群藥物「鹽酸胍」能抑制諾如病毒NS3蛋白的活性。他們與英國劍橋大學及帝國理工學院的兩個課題組合作,用活病毒證實了藥物的有效性。周溪據此猜測,該藥物對諾如病毒抑制的發生可能與胍類物質的電荷極性相關。不過,在研究人員看來,這一實驗為達到明顯抑制效果使用的藥物濃度較高,儘管在該濃度下沒有明顯的細胞毒性,但能真正直接用作抗諾如病毒藥物的可能性較小。目前,他們正在通過對胍類衍生物的繼續研究,尋找對諾如病毒真正有用的藥物。