来自中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所、哈佛大学医学院的研究人员，在新研究中解析了丙型肝炎病毒（HCV）p7离子通道的结构。相关研究发现发表在6月5日的《自然》（Nature）杂志上。
上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的孙兵（Bing Sun）研究员以及周界文(James J. Chou)研究员是这篇论文的共同通讯作者。孙兵博士主要研究方向是病毒结构与非编码蛋白在感染过程中的致病分子机制，以及寻找宿主细胞中的一些关键分子抗病毒的免疫保护作用机制。周界文博士现任哈佛医学院生物化学与分子药理学系教授，主要研究方向是利用核磁共振(NMR)的方法来测定膜蛋白结构，理解它们的功能与机制。
许多病毒借助于整合膜蛋白（integral membrane protein）和跨膜分子，来完成离子运输，帮助实现各种病毒入侵和成熟步骤。这些称之为病毒离子孔道蛋白(viroporin)的膜结构，显著不同于细菌或真核细胞的离子通道，构造通常极为简单。因此了解病毒离子孔道蛋白发挥功能的结构基础可以扩展我们对于通道和转运蛋白的认识，为治疗干预创造出新机遇。
HCV是慢性肝炎的主要病原之一，每年约有1.7亿人受到HIV感染，常导致肝硬化和肝癌。HCV的基因组含有一个长的开放阅读框架（ORF），编码一个约3100个氨基酸残基（aa）组成的多蛋白，该蛋白被细胞和病毒蛋白酶切割产生至少10个病毒基因产物：核心蛋白（core）、E1、E2、p7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A和NS5B蛋白等。
P7蛋白是一个介于HCV结构蛋白和非结构蛋白之间的小蛋白，在脂质膜中形成六聚体阳离子通道，在病毒的自然感染过程中起一定的作用。由于p7与任何已知的原核生物和真核生物通道蛋白没有同源性，研究人员希望能够了解这一病毒离子孔道蛋白实现选择性阳离子传导的结构基础。金刚烷胺和长烷基链的亚氨基糖衍生物可抑制p7形成的阳离子通道，对HCV的治疗发挥重要作用。然而在HCV的临床试验中，金刚烷胺衍生物的药物疗效存在着极大的差异，不了解p7的详细分子结构也难以对此进行解释。
在这篇文章中，研究人员利用最新的核磁共振（NMR）技术解析了p7蛋白以及它的药物结合位点的结构。分析结构揭示出一种不同寻常的六聚体装配模式，p7单体i不仅与它们的直接相邻单体发生相互作用，还延伸结合了i+2和i+3单体，形成了一个复杂的、漏斗样结构。该结构揭示了阳离子选择的机制：束紧漏斗狭窄末端的一个天冬酰胺/组氨酸环充当了广泛的阳离子选择过滤器，而定位于漏斗宽末端的一个精氨酸/赖氨酸环则选择性地让阳离子进入到了通道中。
研究人员利用全细胞通道通道记录方法进行功能研究，证实这些残基对于通道活性至关重要。NMR检测通道-药物复合物揭示，周边螺旋和成孔螺旋之间的六价疏水口袋是金刚烷胺或衍生物的结合位点，化合物特异性结合这一位点有可能导致其构象改变，通过阻止通道开放抑制了阳离子传导。
这些研究结果为p7介导的阳离子传导以及金刚烷胺衍生物对它的抑制作用提供了合理的分子解释。
（生物通：何嫱）
北京时间6月6日，国际学术期刊《自然》在线发表了美国哈佛大学医学院、中科院上海生科院生化与细胞所/国家蛋白质科学中心·上海（筹）周界文研究员所带领课题组的最新成果，首次解析了丙型肝炎病毒（hepatitis C virus）感染宿主过程中重要离子通道蛋白p7的精细空间结构以及p7与抑制剂金刚烷胺类药物相互作用的分子机理。
丙型肝炎病毒（HCV）与艾滋病病毒（HIV）、流感病毒（influenza virus)一样，属于危害性强的RNA病毒。丙型肝炎病毒所引起的病毒性肝炎，是慢性肝炎的主要病原之一，严重时会导致肝硬化和肝癌。目前估计全世界有1亿7千万人感染HCV，我国的HCV携带者和患者总数均居世界首位，属于丙肝高发区，迄今为止还没有研发出有效控制HCV的预防或治疗性疫苗。
长期以来，对病人使用的标准治疗方法是持续混合使用长效干扰素(peginterferon-a)和利巴韦林(ribavirin)。但这种治疗方法疗效有限、周期长、费用昂贵，并常伴有毒副作用。最近以标准疗法联用新上市的NS3/4A抑制剂Telaprevir和Boceprevir等，虽然可以提高治疗效果，但抗药性突变病毒的产生一直是一个潜在的问题。目前国际上抗RNA病毒治疗的发展方向是建立一种基于多种药物靶点的联合疗法，因此迫切需要开发多个作用靶点，寻找更有效的治疗方法和干预手段。
p7是HCV基因表达的唯一的离子通道蛋白，对病毒颗粒的组装和成熟、病毒颗粒的释放必不可少，突变和完全删除p7会导致HCV病毒不能产生感染性。离子通道蛋白是一类在许多病毒中广泛存在的蛋白质，对于病毒的生活周期产生重要影响，被广泛作为潜在药物靶点加以研究，例如流感病毒的M2蛋白和艾滋病病毒的Vpu蛋白。但是以p7为靶点的抗HCV药物研究却进展缓慢，主要原因是由于p7是一个跨膜蛋白，形成多聚体阳离子通道后，结构复杂、构象灵活，给结构研究、尤其是蛋白质结晶带来极大困难，因此，长期以来缺乏p7离子通道的三维结构及其与小分子化合物结合的作用机理。
在无法得到蛋白质晶体的情况下，周界文研究员和欧阳波博士（文章第一作者）建立了一种基于核磁共振的方法，最终解析了此病毒通道的结构。此通道结构非常特异，形成花瓣形的六聚体结构 (图1)，是目前使用核磁共振技术解析出的最大的离子通道结构。由结构带来的启发，周界文课题组与上海巴斯德所/上海生化与细胞所孙兵课题组合作，首次鉴定了金刚烷胺类化合物对p7的离子通道活性发挥抑制作用的结合位点，并通过一系列的功能测试，揭示了p7通道离子转运和药物抑制的机理。
通过对这些病毒离子通道结构和机制方面的理解，科学家期望在不久的将来可以研制出新一代抗丙型肝炎病毒的治疗手段。
本课题研究组负责人周界文研究员，现为美国哈佛大学医学院教授、中组部“千人计划”引进人才、中科院上海生科院生化与细胞所/国家蛋白质科学中心·上海（筹）研究员。其课题组的研究专长是用生物物理方法测膜蛋白结构与动态特性，理解它们的功能与机制，尤其在病毒蛋白质研究方面具有很深厚的积累。在此之前，也是这个课题组首次解析了禽流感病毒离子通道的结构与耐药机制（成果发表在Nature，PNAS等学术刊物上）。
