非洲豬瘟是全球養豬業的“頭號殺手”，其發病率和死亡率高達100%，危害巨大，流行百年，仍沒有商品化的高效疫苗和藥物可用，根本原因是對其病原核心科學問題認知有限。中國農業科學院蘭州獸醫研究所的研究團隊近日成功解析了病毒RNA聚合酶（RNAP）的三維結構，發現了一個關鍵蛋白M1249L在轉錄中發揮關鍵作用。這一發現為理解病毒的復制機制提供了新視角，也為疫苗和藥物研發奠定了重要基礎。相關論文發表于《自然-通訊》。
開展非洲豬瘟病毒感染實驗用豬。蘭州獸醫研究所供圖。
非洲豬瘟——養豬業的“世紀難題”
全球每年豬的飼養量約為20億頭，豬肉是保障“菜籃子”工程最重要內容。然而，近年來，養豬業頭號疫病非洲豬瘟（ASF）的快速流行蔓延嚴重沖擊全球養豬業，在全球流行已逾百年，但至今尚無安全有效的商品化疫苗和藥物可用。世界動物衛生組織（WOAH）將其列為必須報告的動物疫病，而我國也將其定為一類動物疫病。
非洲豬瘟病毒（ASFV）以其極高的致死率和難以防控的特性，成為了全球養豬業的噩夢，是名副其實的養豬業“頭號殺手”，造成經濟損失慘重，食品安全受到嚴重威脅。更令人擔憂的是，非洲豬瘟疫情還迫使養豬業的養殖模式和區域布局發生深刻變化，防控難度和挑戰與日俱增。
自2018年傳入我國以來，嚴重危害我國養豬業，成為社會關注的焦點。在中國，這個生豬存欄量超過全球總量50%的世界養豬第一大國，非洲豬瘟的入侵更是帶來更大威脅。
“由于非洲豬瘟屬于外來動物傳染病，國內在非洲豬瘟研究領域基礎薄弱，理論認知有限，感染致病、免疫保護蛋白均不清楚。2018年傳入我國后，在部、省、市和院的部署下，蘭州獸醫研究所鄭海學研究員牽頭組建了百人大兵團攻關團隊，全力開展科研攻關。”先后完成了非洲豬瘟病毒全基因組天然免疫調控基因的篩選和鑒定，闡明了調控宿主免疫應答的機制，揭示了感染靶細胞和免疫保護機制，攻關開發ASF亞單位疫苗，取得了一系列科研成果。
在這場與病毒的較量中，研究團隊們站到了最前線。他們的目標很明確：揭開非洲豬瘟病毒的“復制密碼”，找到它的致命點和弱點，為疫苗和藥物研發提供理論依據。
開展非洲豬瘟病毒感染實驗用豬。蘭州獸醫研究所供圖。
病毒復制的“核心機器”
要理解非洲豬瘟病毒的復制，了解它的轉錄過程至關重要。病毒的轉錄依賴于一種叫做核糖核酸聚合酶（RNAP）的“核心機器”核糖核酸聚合酶負責讀取病毒的基因信息，并將其轉錄成新的病毒蛋白。可以說，核糖核酸聚合酶是病毒復制增殖的“引擎”。
然而，非洲豬瘟病毒的核糖核酸聚合酶極其復雜，由多個亞基組成，且在不同狀態下會動態變化。科學家們一直試圖解析核糖核酸聚合酶的結構，但由于技術限制，這一目標始終未能實現。
“這就像是在黑暗中摸索，我們不知道核糖核酸聚合酶長什么樣子，也不知道它是如何工作的。”研究團隊的負責人國家生豬產業技術體系崗位科學家鄭海學研究員回憶道。
然而，這一過程并不容易。首先，他們需要獲得足夠多的病毒樣本，并從中提取出核糖核酸聚合酶復合體。
“這就像是在大海撈針。”團隊成員朱紫祥研究員形容道，“核糖核酸聚合酶在病毒中的含量極低，我們需要大量的病毒才能提取出足夠的核糖核酸聚合酶。”
由于非洲豬瘟病毒結構復雜、基因組龐大，且其轉錄系統獨立于宿主細胞，因此研究其核糖核酸聚合酶的結構和功能成為了關鍵所在。然而，核糖核酸復合體亞基眾多、構象復雜多變，使得研究難度極大。
但轉機出現在同源重組技術和冷凍電鏡技術平臺的搭建。他們首先構建了攜帶親和標簽的重組病毒，并通過親和純化和蔗糖密度梯度離心等復雜過程，成功獲得了感染狀態下的內源非洲豬瘟病毒核糖核酸聚合酶。通過冷凍電鏡技術，解析了核糖核酸聚合酶核心復合體和延伸復合體的高分辨率結構。
采集非洲豬瘟病毒感染后動物的血清。蘭州獸醫研究所供圖。
意外的發現——M1249L蛋白的“籠子”結構
在分析非洲豬瘟病毒核糖核酸聚合酶三維結構時，研究團隊意外發現了一個獨特的蛋白——M1249L。這個蛋白像“籠子”一樣包裹著RNAP的核心部分，起到了穩定結構的作用。
據了解，M1249L是非洲豬瘟病毒特有的一個轉錄因子，它在ASFV的生命周期中發揮著關鍵作用。
“M1249L的發現讓我們非常驚訝，”團隊成員朱國梁研究員說，“此前從未有研究表明M1249L與核糖核酸聚合酶有關。它原本被認為是病毒衣殼的一部分，沒想到它在病毒復制中也扮演了如此重要的角色。”
進一步的研究表明，M1249L不僅穩定了核糖核酸聚合酶的整體結構，還通過動態結合機制調控了核糖核酸聚合酶的活性。這一發現不僅揭示了非洲豬瘟病毒基因組轉錄的結構基礎，還為深入理解其致病機制提供了新的視角。更重要的是，這一研究成果為非洲豬瘟防控疫苗和藥物的研發提供了理論基礎和新的思路。
M1249L的發現不僅具有重要的科學意義，還為疫苗和藥物研發提供了新的方向。后續相關研究可以嘗試設計一種藥物，“鎖住”M1249L與核糖核酸聚合酶尤其是核酸結合位點的結合，從而阻止病毒復制。
“這就像是在病毒的復制引擎上安裝了一個‘剎車’，”朱國梁解釋道，“如果我們能成功，就有望開發出有效的抗病毒藥物。”
盡管取得了重要突破，但研究團隊清楚，非洲豬瘟的研究仍面臨許多挑戰。例如，目前還沒有適合病毒研究的細胞系，病毒如何有效感染的具體途徑和機制也不完全清楚。此外，病毒的快速變異也給疫苗研發帶來了困難。
“我們還有很多未知的領域需要探索，”鄭海學說，“但每一項突破都讓我們離最終目標更近一步。”
研究團隊計劃進一步解析病毒生命周期中的其他關鍵蛋白，并嘗試開發新型疫苗和藥物。他們的目標是攻克非洲豬瘟這一“世紀難題”，為全球養豬業的可持續發展保駕護航。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55683-z
本文鏈接：一場與“養豬業殺手”的較量：他們揭開非洲豬瘟病毒的“復制密碼”http://m.lensthegame.com/show-11-17702-0.html
聲明：本網站為非營利性網站，本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
上一篇： 新研究揭示可見光植被指數對色溫的響應規律
下一篇： 新研究開辟克羅恩病用藥治療新方向