Chikungunya病毒曾局限于东半球。自2013年加勒比地区发现携带该病毒的蚊子以来，已在美洲感染了100多万人。大多数感染者会发烧和关节疼痛，持续大约一周。但是，在多达一半的患者中，这种病毒会导致严重的关节炎，并持续数月或数年。目前还没有治疗方法来防止短期感染持续发展为慢性关节炎。

现在，研究人员发现了有助于预防患者因感染而持续虚弱的线索。圣路易斯华盛顿大学医学院的一个研究小组拍摄了这种病毒附着在关节细胞表面蛋白质上的高分辨率照片。研究中使用的蛋白质是从小鼠身上提取的，人类也有着相同的蛋白质，而且病毒与小鼠和人类蛋白质的相互作用方式几乎相同。

该结构发表在5月9日的Cell杂志上，在原子水平上详细展示了病毒和细胞表面蛋白是如何结合在一起的，这些数据有望加速药物和疫苗的设计，以预防或治疗chikungunya或相关病毒引起的关节炎。

“chikungunya关节炎发病很突然，可能非常痛苦-人们几乎不能四处走动-我们没有具体的方法来治疗或预防它，”Herbert S. Gasser医学教授，分子微生物学，病理学和免疫学教授，该文章的共同通讯作者Michael S.Diamond博士说。

“既然我们有了这些结构，我们就可以观察如何破坏病毒和它用来进入关节和其他肌肉骨骼组织细胞内的蛋白质之间的相互作用，从而阻止感染，”病理学和免疫学教授，生物化学和分子生物物理学教授，分子微生物学教授，该文章的共同通讯作者Daved Fremont博士补充说。

chikungunya病毒和它的近亲Mayaro病毒、Ross River病毒和 O'nyong-nyong病毒属于一个由蚊子传播并引起关节疼痛的阿尔法病毒家族。近年来，这种病毒已经扩散到全球感染人和动物。2018年，Diamond、Fremont和博士后研究员Rong Zhang博士等人鉴定了关节细胞外表面发现的MXRA8蛋白是chikungunya病毒和相关病毒进入小鼠、人类和其他物种细胞的分子靶点。MXRA8的人类和小鼠版本79%相同，并且chikungunya病毒以相同的方式与两个版本相互作用。病毒需要附着在蛋白质上才能引起疾病；在小鼠身上，通过阻断抗体或诱饵受体阻止chikungunya病毒附着在蛋白质上可以降低关节炎症状。

为了设计能干扰附着的有效药物和疫苗，研究人员需要详细了解病毒和蛋白质之间的分子相互作用。Fremont与论文的第一作者研究生Katherine Basore和Arthur Kim合作，使病毒与细胞表面蛋白质的结合可视化。研究人员使用位于圣路易斯华盛顿大学细胞成像中心的低温电子显微镜（cryo-EM），该中心在2018年安装了最先进的低温电子显微镜。

图像来自一种类似chikungunya的颗粒――它具有病毒的形状，但不会引起感染，因为里面没有遗传物质――以及拥有完全传染性的“真”chikungunya病毒。 病毒样颗粒正作为一项临床试验的潜在chikungunya疫苗进行评估。

为了可视化病毒如何与细胞表面蛋白质相互作用，研究人员首先将附着在蛋白质上的病毒颗粒瞬间冻结。在实验过程中，为了防止微粒被破坏，需要快速冷冻。然后发射一束电子通过样本，绘制电子落在探测器上的位置，并使用计算机程序重建电子密度模式，从而重建了与细胞表面蛋白质结合的病毒粒子的三维结构。

“我们的冷冻电镜图可以让我们看到整个病毒粒子与MXRA8结合在一起，但分辨率不够高，无法精确定位原子的位置，”Basore说。“因此，我们利用现有病毒成分的高分辨率X射线晶体结构，再加上我们自己的MXRA8晶体结构，建立了整个组件的原子模型。这使我们能够看到这些相互作用的全部范围，在此之前我们不能单凭X射线结晶学或冷冻电镜来获得这个结果。”

这种高分辨率的结构将有助于筛选实验药物，以确定它们是否能够阻断关节细胞上蛋白质的附着，评估试验疫苗所诱发的抗体是否可能预防感染，并分析病毒突变是否影响其毒性。

原文检索：Cryo-EM Structure of Chikungunya Virus in Complex with the Mxra8 Receptor

（生物通：伍松）