3月3日，學(xué)術(shù)期刊PLOS Pathogens 在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（上海）叢堯課題組與中國(guó)科學(xué)院上海巴斯德研究所黃忠課題組的合作研究論文Structural Basis for Recognition of Human Enterovirus 71 by a Bivalent Broadly Neutralizing Monoclonal Antibody。該研究采用高分辨率冷凍電鏡技術(shù)結(jié)合生化分析揭示了抗腸道病毒71（EV71）單克隆抗體D5結(jié)合以及抑制病毒的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為基于D5抗體的抗EV71藥物開(kāi)發(fā)提供了新思路。

手足口?。?/span>hand-foot and mouth disease, HFMD）每年都在亞太地區(qū)的嬰幼兒中廣泛流行。在中國(guó)，每年有上百萬(wàn)兒童感染手足口病，嚴(yán)重影響兒童健康。手足口病主要由腸道病毒感染導(dǎo)致，EV71是zui主要的致病原，也是導(dǎo)致重癥手足口病的罪魁禍?zhǔn)?。目前?/span>EV71滅活疫苗剛被批準(zhǔn)上市，尚無(wú)用于治療EV71感染的特異性藥物。黃忠課題組前期自主研發(fā)的抗EV71單抗D5擁有強(qiáng)大體外抗病毒活性，可用于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)抗EV71藥物，然而對(duì)于該抗體的作用機(jī)制及其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的了解尚不足。冷凍電鏡技術(shù)近幾年發(fā)展迅速，已成為超大分子復(fù)合體高分辨率結(jié)構(gòu)研究的重要手段，但針對(duì)病毒－抗體復(fù)合物體系，由于其動(dòng)態(tài)性及組成的不均一性，分辨率水平普遍在10 Å左右，只有近期幾個(gè)冷凍電鏡結(jié)構(gòu)達(dá)到6-8.8 Å。

叢堯與黃忠密切合作，帶領(lǐng)博士后葉曉華和樊晨等實(shí)驗(yàn)室成員，依托國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（上海）的冷凍電鏡設(shè)施，解析了系列不同EV71病毒顆粒與D5抗體形成復(fù)合體的高分辨率冷凍電鏡三維結(jié)構(gòu)（zui高達(dá)4.8 Å），成為*分辨率突破5 Å的病毒－抗體復(fù)合體冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析顯示，D5抗體可以跨越病毒的兩重對(duì)稱(chēng)軸，以雙價(jià)的方式結(jié)合在成熟病毒顆粒上，該種雙價(jià)結(jié)合方式很可能具有穩(wěn)固病毒顆粒，阻礙病毒構(gòu)象變化的作用，從而抑制后續(xù)的病毒基因組釋放。進(jìn)一步分析表明，D5抗體的結(jié)合表位為病毒VP1蛋白的GH loop，該表位在不同EV71亞型間極度保守，并且直接參與病毒與其脫衣殼受體SCARB2蛋白的相互作用。因此，抑制病毒與脫衣殼受體的相互作用是D5抗體的一個(gè)主要作用機(jī)制。同時(shí)，功能實(shí)驗(yàn)顯示D5抗體不僅可以在體外中和多種不同基因型的EV71毒株，而且在體內(nèi)*保護(hù)小鼠免于致死劑量的EV71病毒感染。該項(xiàng)研究揭示了廣譜保護(hù)性抗體D5結(jié)合EV71病毒并抑制其感染的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，從而促進(jìn)了基于D5的抗EV71單抗藥物的開(kāi)發(fā)。

該研究得到國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（上海）冷凍電鏡系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)與計(jì)算分析系統(tǒng)的大力支持。參與該研究的還包括清華大學(xué)教授張林琦，及Purdue大學(xué)教授Wen Jiang。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家科技部、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（B類(lèi)）和上海市科委等的資助。

（A-D）不同EV71病毒顆粒與D5抗體的完整IgG或Fab片段形成復(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)；（E）4.8 Å的F-particle-Fab的VP1蛋白局部細(xì)節(jié)放大圖；（F）F-particle-Fab密度圖中D5抗體Fab片段與EV71相互作用區(qū)域放大圖。