Science解析出皰疹病毒HSV-1HSV-2衣殼三維結構

皰疹病毒在遺傳和結構上是最為復雜的病毒之一。它高效地到宿主群體中傳播，導致一系列人類疾病，包括先天性缺陷和癌癥。

皰疹病毒的組裝途徑分別產生三種不同類型的衣殼：A衣殼、B衣殼和C衣殼。三種衣殼類型都具有成熟的有角度的外殼和一種類似的組裝機制。然而，人們對單純皰疹病毒（HSV）衣殼的結構和組裝機制知之甚少。

在一項新的研究中，中科院生物物理研究所的王祥喜（WANG Xiangxi）教授、饒子和（RAO Zihe）教授和章新政（ZHANG Xinzheng）教授與來自湖南師范大學和中國食品藥品檢定研究院的同事們一起采用分區重建和精確的埃瓦耳德球校正方法，重建出分辨率為3.1?的單純皰疹病毒2型（HSV-2）B衣殼結構，構建出它的原子模型，因而加深對HSV-2 B衣殼組裝機制的理解。相關研究結果發表在2018年4月6日的Science期刊上，論文標題為“Cryo-EM structure of a herpesvirus capsid at 3.1 ?”。

作為四個主要的結構層之一，直徑大約為125nm的皰疹病毒衣殼不僅保護病毒基因組免受機械損傷和其他損傷，而且還在最初感染期間將病毒基因組釋放到宿主細胞核中，并在成熟期間包裝病毒基因組。

這些研究人員發現主要衣殼蛋白VP5有四種主要的構象異構體，這些構象異構體在構型和組裝模式方面表現出顯著差異，從而形成廣泛的分子間網絡。

HSV-2病毒衣殼組裝需要將大約4000個蛋白亞基有序地組裝成為六聚體（hexamer）、五聚體（pentamer）和三聚體（triplex），從而組裝成這種病毒衣殼。每個這樣的三聚體由兩個衣殼蛋白VP23（這兩個VP23蛋白展現出顯著不同的構象）和一個衣殼蛋白VP19C組成。這些三聚體在準三重位置插入六聚體和五聚體之間，從而將HSV-2病毒衣殼粘合在一起。6個小分子衣殼蛋白VP26在六聚體的頂部形成環狀結構，從而進一步讓HSV-2病毒衣殼保持穩定。

基于這種HSV-2病毒衣殼結構，這些研究人員針對利用三聚體和它的由三個VP5形成的共價連接的套索三角形開展HSV-2病毒衣殼的有序組裝提出一個模型。這些基本的組裝單元隨后聚集成符合雙重對稱的高階結構，并將新生的組裝中間體引導到正確的T = 16（指的是三角形數目為16個）幾何形狀中。

在另一項新的研究中，來自美國加州大學洛杉磯分校的Xinghong Dai和Z. Hong Zhou利用低溫電鏡技術解析出與CATC復合物（capsid-associated tegument complex, 衣殼結合被膜復合物）結合在一起的單純皰疹病毒1型（HSV-1）衣殼的原子結構，其中HSV-1由衣殼蛋白VP5、VP19c、VP23和VP26的多個構象異構體組成，而CATC復合物由被膜蛋白pUL17、pUL25和pUL36組成。相關研究結果發表在同期Science期刊上，論文標題為“Structure of the herpes simplex virus 1 capsid with associated tegument protein complexes ”。

這些發現有助人們進一步理解HSV病毒衣殼組裝的促進物和這種病毒衣殼穩定性的結構基礎在，這為開發阻斷HSV（不論是HSV-1，還是HSV-2）感染的藥物奠定基礎。