禽流感病毒部门剖面
近一个月来，媒体先后报道我国北京、湖南等地出现的人禽流感死亡病例。北京市一度启动传染病二级应急预案，出现感冒发烧症状在医院就诊的患者，按程序排查后进行隔离，卫生部按照国际惯例向世界卫生组织报告相关情况。世界何以如此重视禽流感死亡病例？禽流感何以如此令人忧虑？《科学时报》记者近日采访了中科院生物物理所对禽流感病毒开展研究取得最新进展的刘迎芳研究员。
恐惧来自历史先例
感冒病毒常常侵扰人类，感冒病毒不过是一种常见病毒，因此丧生者并不多，绝大多数患者可治愈。可禽流感病毒为何如此令世界忧虑？
刘迎芳介绍，已有的研究结果表明，禽流感病毒基因与1918年暴发的西班牙流感病毒非常相似。禽流感病毒即H5N1，西班牙流感病毒为H1N1。1918年的西班牙流感横扫整个欧洲及全球，夺去了至少3000多万人的生命。与其有着相似基因的禽流感，很可能是一场新灾难的源头。有科学家甚至认为，每30～40年，流感将有一次“轮回”，且1996年H5N1又在中国被发现了，因此引起人们的高度重视。世界卫生组织收到的报告显示，截至2008年12月16日，全球累计确诊人感染H5N1禽流感病毒者有391例，其中247例死亡。有关学者预测，新一次流感大流行可能随时会暴发，而禽流感病毒是最可能引起下一个流感大流行的祸首。这也是世界各国纷纷投入大量资金开展禽流感研究的原因。
刘迎芳说：“1918年的西班牙流感大流行还被认为是一种源于变异的禽流感病毒。H5N1自1997年在香港出现以来，已经在15个亚洲和欧洲国家发现。H5N1获得在人际间传播的能力并引起人类流行性流感暴发，很有可能只是个时间问题。”
另外，关于人禽流感感染患者，尚无有效的针对性治疗药物，患者一旦发病，难以救治。目前，针对禽流感病毒治疗的药物，仅有达菲（Tamiflu）、金刚烷等，而这类药物并没有更多的应对手段防止病毒自身的不断变异，病毒对药物逐渐产生了抗性。因此，禽流感病毒对人类的威胁尚未解除，研究该类病毒，进一步开发新型药物对保护人类健康具有重大意义。
致病“黑手”：RNA聚合酶
据悉，H5N1病毒基因组是由8个负链核糖核酸（RNA）片段组成的，可以编码11种蛋白。科学家通过对其基因组与其他A型流感病毒基因组的比较分析，发现H5N1在一级结构上存在着散在突变性。其中，非常关键的问题是，H5N1基因组的RNA复制及其信使RNA（mRNA）转录都是由病毒自身携带的RNA聚合酶复合体来完成的。这种RNA聚合酶由此成为维持病毒生命周期关键的蛋白质机器，而且蛋白序列保守性很高。
刘迎芳解释说，由病毒自身携带的这种RNA聚合酶复合体通过不断复制自身基因组并产生新病毒，进而在体内快速扩散传播，以极快速度使患者体细胞以及人体机能崩溃，最终导致患者死亡。流感病毒聚合酶可以说是流感病毒生命周期以及病毒致病的发动机。
他进一步解释说，这种RNA聚合酶是由PB1、PB2以及PA 3个亚基组成的复合体。相对于其他两个亚基，PA亚基在聚合酶中的具体功能是人们最不了解的一个。以往的研究结果已发现，PA蛋白亚基参与多种病毒重要的生命活动，但是人们并不清楚PA分子作用的分子机制。为了揭示PA亚基在聚合酶中的作用，在国家自然科学基金支持下，刘迎芳课题组和饶子和院士领导的研究团队解析了来源于禽流感的PA蛋白羧基末端占PA蛋白全长2/3的片段和另一亚基PB1氨基端25肽复合体的精细蛋白质三维结构，分辨率达到2.9埃。
他们解析的结构清楚地显示了PA与PB1末端多肽的相互作用方式，揭示了PA可能的作用机制，为进一步研究PA在病毒RNA聚合酶复合体中的作用提供了结构基础，并为设计针对PA与PB1相互作用以及PA与RNA及其他蛋白相互作用的药物，用以抑制病毒聚合酶活性提供了结构平台。因为蛋白质的三维原子结构可以帮助科学家们开展针对性的药物设计工作；PA与PB1多肽复合体的精细三维空间结构，例如它们之间精细的相互作用方式的揭示，为药物设计专家们展现了清晰、直观的药物设计靶标，这将极大地推动对抗流感病毒聚合酶的专一性药物开发工作。2008年8月28日，《自然》杂志已发表了他们在这方面的研究论文。
PA亚基：研制新药的一个可能目标
在最近的后续研究中，科学家们又解析了PA剩余部分蛋白的精细三维晶体结构。通过对这一结构的分析以及后续生物化学以及细胞生物学研究证明，他们发现了PA亚基以往不为人所了解的重要功能，并提供了新的药物设计靶标。刘迎芳告诉《科学时报》，这一重要研究结果的论文有望在近期内获得发表。总之，根据他们所取得的这一系列研究成果，揭示了PA亚基可以成为抗流感病毒药物研发的一个重要靶标。
另外，课题组还发现，一个短至仅含8个氨基酸的多肽就有可能阻断PA与PB1的结合。这意味着这一短肽可能成为潜在的抗流感病毒多肽药物或者药物设计前体。这是他们研究成果的重大意义之一。
刘迎芳说，参与这项研究工作的还有他的合作者饶子和院士领导的南开大学、清华大学和中科院生物物理所的联合实验室。美国APS同步辐射中心的张荣光教授以及美国Rigaku公司的杨晨博士在数据收集中提供了很大帮助，新加坡国立大学的Ruowen Ge博士等亦参与了部分研究工作，陈化兰、于康镇教授为研究提供了病毒基因。英国牛津大学的Ervin Fodor博士、Tao Deng博士等参与了PA第二部分的结构生物学研究工作。研究项目除国家自然科学基金委外，科技部和中国科学院均给予了有力的资助。
《科学时报》 (2009-1-23 A2 国内)
