不同毒力传染性法氏囊病病毒株的高分辨率结构解析

传染性法氏囊病病毒（Infectious bursal disease virus，IBDV）是双RNA 病毒科的重要代表。IBDV 引起的传染性法氏囊病（Infectious bursal disease，IBD）是鸡的一种急性、高度接触性、致死性传染病，直接摧毁中枢免疫器官法氏囊和B 淋巴细胞，也是鸡的最重要的免疫抑制病，导致养禽业严重的经济损失。IBDV 不同毒力毒株显示不同的生物学性状。IBDV 超强毒株（Very virulent IBDV，vvIBDV）危害养禽业已经40 余年，能引起鸡群的高致死率，不能适应鸡胚成纤维细胞等体外细胞培养。相反，由vvIBDV 致弱的IBDV 弱毒株对鸡不致病，能适应体外细胞培养。IBDV 的亚病毒颗粒（Sub-viral particles，SVP）的晶体结构（T=1）已经被报道，但IBDV不同毒力毒株的全病毒颗粒结构尚未被解析，这对于深入认知IBDV 组装和入侵的分子机制非常重要。

近期，在《Science Bulletin》上发表了“Cryo-EM structures of infectious bursal disease viruses with different virulences provide insights into their assembly and invasion”的研究论文。该研究利用冷冻电镜三维重构技术分别解析了高致死率且不适应体外细胞培养的vvIBDV Gx株以及无致病力但适应体外细胞培养的弱毒株Gt全病毒的3.3 Å和3.2 Å的高分辨率结构，揭示了与IBDV组装和入侵相关的重要分子特征。

Gx 株是vvIBDV 的代表毒株，Gt 株是将Gx 株经过生物传代获得的弱毒株，鉴于两株病毒不同的生物学特征，本研究分别采用SPF 鸡和体外细胞系扩繁了Gx 和Gt，运用氯化铯密度梯度离心法纯化了病毒，在300-kV冷冻电镜上收集数据，运用针对大病毒颗粒结构而开发的分块重构算法（Block-based reconstruction）首次解析了IBDV强毒株（3.3 Å）、弱毒株（3.2 Å）的高分辨率全病毒结构（T=13）。IBDV 呈二十面体对称，其衣壳由260 个VP2 三聚体构成，VP2单体划分为B（Base）、S（Shell）、P（Projection）3 个结构域。

与早期报道的SVP 结构（T=1）相比，本研究解析的IBDVT=13 全病毒结构揭示了一些独特的结构特征，尤其是在SVP 结构（T=1）中呈现柔性特点的结构蛋白VP2 的N 末端，在T=13 全病毒结构中则与邻近的VP2 三聚体S 结构域的β 束SF相互作用形成β折叠，这种相互作用将相邻的VP2 三聚体“拴”在一起，有助于病毒的组装和稳定。另外，在IBDVT=13 全病毒颗粒结构中，邻近的VP2 三聚体的P 结构域与P 结构域之间存在相互作用，该相互作用由IBDV 不同毒株间保守的Q219 和Q324 介导。此外，病毒颗粒伪六次轴处的VP2 SDEloop 富含疏水性氨基酸，这些氨基酸在IBDV 不同毒株间也是保守的。这种邻近的P 结构域之间的相互作用以及病毒伪六次轴的疏水相互作用有助于提高病毒组装的稳定性。

两种不同毒力病毒株的结构比较发现，与vvIBDV 相比，弱毒株的VP2 P 结构域的H253 和T284 之间形成氢键，并呈现正表面电势，这提示VP2 的253/284 突变以及相应的表面电势的改变可能是不同病毒株细胞嗜性差异的重要机制。另外，VP2 表面含有一个呈负表面电势的凹槽，该凹槽内含有在病毒侵入细胞过程中发挥重要作用的整合素结合基序IDA，可能在IBDV 的侵入过程中发挥重要作用。本研究对深入解析IBDV 的组装、侵染和致病机制有重要指导意义。