[转移帖] NIBS李文辉发现乙肝病毒受体

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原帖由bigben发表于 2012-11-16 08:14

sodium taurocholate cotransporting polypeptide (NTCP),  钠离子-牛磺胆酸钠共转运多肽

生物通报道：来自北京大学，北京生命科学研究所NIBS的研究人员以树鼩为研究对象，首次绘制了一幅高质量的树鼩肝细胞基因表达图谱，并从中回答了近半个世纪以来的乙肝病毒研究谜题——HBV细胞表面受体是什么，这对于乙肝诊治具有重大意义。

这一相关成果公布在11月13日出版的eLife杂志上，eLife杂志是由PNAS前主编Randy Schekman筹办，由英国著名的基金会Wellcome Trust，美国HHMI和德国马普学会联合资助的开放性杂志，希望能通过这一杂志打破CNS的垄断地位，避免许多专业期刊由非一线科学家掌舵并且因一个审稿人的意见而导致拒稿的情况，是生命科学领域里又一受到期待的顶级期刊。

最新这篇文章是由北京生命科学研究所李文辉博士领导的科研团队完成的，第一作者为北生所/北京大学联合培养博士研究生严欢及博士后钟国才。对于这一研究，李文辉博士表示，很高兴向大家展示他们经过多年努力的研究成果，这项研究让所有致力于乙肝研究的学者了解HBV和HDV的功能受体，为进一步开发有效的药物提供了一个全新的平台。

乙型肝炎病毒（HBV）及其卫星病毒丁型肝炎病毒（HDV）必须通过结合细胞表面受体分子来实现对宿主细胞的感染。因此，发现该受体，以深入理解乙肝感染过程并为乙肝及其相关疾病提供有效的治疗靶点，一直是全世界研究此问题的科学家们孜孜研究几十年而未解决的问题。

各大科学期刊上曾经发表了多篇研究文章，以试图回答这个问题，对HBV受体也提出过种种猜测。但随后的研究表明，迄今所发现的这些分子都不是乙肝病毒感染过程中起决定性作用的受体。

在这篇文章中，研究人员从树鼩这种动物入手，开始了他们的探索之旅。树鼩是一种与灵长类动物类似的小动物，也是除人类和黑猩猩以外，唯一能被乙肝病毒感染的物种。

李文辉博士的团队首先绘制了一幅高质量的树鼩肝细胞基因表达图谱，为后续的研究奠定了坚实的基础。有了这个数据库，再结合先进的纯化技术和高分辨质谱分析手段，他们发现，肝脏胆酸转运蛋白（NTCP，钠离子-牛磺胆酸钠共转运多肽）会与乙肝病毒表面包膜大蛋白的关键受体结合区发生特异性相互作用。

随后，他们在HBV/HDV易感的肝细胞中进行的一系列基因敲除实验，证明NTCP的确是病毒感染所需的细胞受体。人肝癌细胞株HepG2细胞通常情况下不表达NTCP，也不能被HBV感染, 他们深入研究发现，如果在该细胞株中外源性表达人或树鼩的 NTCP后，则该细胞可以被HBV及HDV感染。他们还鉴定出NTCP上关键的病毒结合区域。比如猴子的NTCP通常不能结合乙肝病毒，但只要突变其NTCP上一段极小的区域，就能使之变成有效的HBV受体。

北生所所长王晓东表示，李博士及其团队发现了乙肝受体，这是一项了不起的成就。这将为高通量药物筛选打开大门，也为乙肝及其相关疾病提供了有效的治疗靶点。更重要的是，这说明中国的科学家只要有适当的支持和好的科研环境，完全有能力解决人类健康所面临的重大问题及困难挑战。
（生物通：万纹）

乙型肝炎病毒（HBV）及其卫星病毒丁型肝炎病毒（HDV）必须通过结合细胞表面受体分子来实现对宿主细胞的感染。因此，发现该受体，以深入理解乙肝感染过程并为乙肝及其相关疾病提供有效的治疗靶点，一直是全世界研究此问题的科学家们孜孜研究几十年而未解决的问题。日前，北京生命科学研究所（下称北生所）的科学家们通过不懈的努力，终于发现了这一受体分子。

这项工作是由北生所研究员李文辉博士领导的科研团队完成的，研究成果发表在11月13日出版的eLife杂志 上，题为“钠离子-牛磺胆酸共转运多肽是乙型肝炎和丁型肝炎病毒的功能性受体”。

目前，全球有超过3.5亿慢性乙型病毒性肝炎患者，其中1500万人同时还感染了丁型肝炎病毒。HBV感染是导致肝硬化和肝癌的一个主要致病因素。虽然已开发出有效的乙肝疫苗，但每年仍有近百万人死于乙肝和相关疾病，并伴随有相似数量的新报告病例。早在40多年前，人类就发现了乙肝病毒，但其相关的细胞表面受体却一直是一个未解的谜团。各大科学期刊上曾经发表了多篇研究文章，以试图回答这个问题，对HBV受体也提出过种种猜测。但随后的研究表明，迄今所发现的这些分子都不是乙肝病毒感染过程中起决定性作用的受体。

为了解决这一难题，李博士及其团队从树鼩这种动物入手，开始了他们的探索之旅。树鼩是一种与灵长类动物类似的小动物，也是除人类和黑猩猩以外，唯一能被乙肝病毒感染的物种。李文辉博士的团队首先绘制了一幅高质量的树鼩肝细胞基因表达图谱，为后续的研究奠定了坚实的基础。有了这个数据库，再结合先进的纯化技术和高分辨质谱分析手段，他们发现，肝脏胆酸转运蛋白（NTCP，钠离子-牛磺胆酸钠共转运多肽）会与乙肝病毒表面包膜大蛋白的关键受体结合区发生特异性相互作用。随后，他们在HBV/HDV易感的肝细胞中进行的一系列基因敲除实验，证明NTCP的确是病毒感染所需的细胞受体。人肝癌细胞株HepG2细胞通常情况下不表达NTCP，也不能被HBV感染, 他们深入研究发现，如果在该细胞株中外源性表达人或树鼩的 NTCP后，则该细胞可以被HBV及HDV感染。他们还鉴定出NTCP上关键的病毒结合区域。比如猴子的NTCP通常不能结合乙肝病毒，但只要突变其NTCP上一段极小的区域，就能使之变成有效的HBV受体。

“这篇文章有力地证明了NTCP是HBV和HDV的受体,”三位国际评审专家一致如是评论，“长期以来，人们一直在寻找HBV和HDV受体，NTCP的发现是该领域的一项巨大进步，对于病毒性肝炎的基础与临床研究都将产生深远的影响。”

受体发现者李文辉博士说：“我们很高兴向大家展示我们经过多年努力的研究成果，让所有致力于乙肝研究的学者了解HBV和HDV的功能受体，为大家进一步开发有效的药物提供了一个全新的平台。我们的研究成果同时直接回答了一些关键的、长期未能得到解答的问题，对此我们深感欣慰。” 他继续表示：“寻找和发现乙肝病毒的细胞表面受体分子，是一项艰巨的挑战。我们很幸运，北生所有一群优秀的科学家，能和他们共事，共同解决这一棘手的科学难题，我感到十分荣幸。”

北生所所长王晓东说：“李博士及其团队发现了乙肝受体，这是一项了不起的成就。这将为高通量药物筛选打开大门，也为乙肝及其相关疾病提供了有效的治疗靶点。”他还说，“更重要的是，这说明咱们中国的科学家只要有适当的支持和好的科研环境，完全有能力解决人类健康所面临的重大问题及困难挑战。”

北京生命科学研究所（NIBS，Beijing）成立于2005年12月，在北京市政府和科技部的大力支持下 全心致力于前沿基础生命科学研究，并同时为国家培养了大量生命科学方面的顶尖人才。如今北生所已经吸引了500多名来自生命科学各个领域的科学家在此工作，其学术成就也取得了国内外同行的广泛认可。

北生所实行理事会下的所长负责制，理事会由科技部，发改委，教育部，卫生部，中科院，国家自然科学基金委，医科院及北京市政府八个机构的代表组成，负责研究所的政策方向指引，其中科技部和北京市政府具体负责监督研究所运营和提供主要的资金支持。（生物谷Bioon.com）

Sodium taurocholate cotransporting polypeptide is a functional receptor for human hepatitis B and D virus
Human hepatitis B virus (HBV) infection and HBV-related diseases remain a major public health problem. Individuals coinfected with its satellite hepatitis D virus (HDV) have more severe disease. Cellular entry of both viruses is mediated by HBV envelope proteins. The pre-S1 domain of the large envelope protein is a key determinant for receptor(s) binding. However, the identity of the receptor(s) is unknown. Here, by using near zero distance photo-cross-linking and tandem affinity purification, we revealed that the receptor-binding region of pre-S1 specifically interacts with sodium taurocholate cotransporting polypeptide (NTCP), a multiple transmembrane transporter predominantly expressed in the liver. Silencing NTCP inhibited HBV and HDV infection, while exogenous NTCP expression rendered nonsusceptible hepatocarcinoma cells susceptible to these viral infections. Moreover, replacing amino acids 157–165 of nonfunctional monkey NTCP with the human counterpart conferred its ability in supporting both viral infections. Our results demonstrate that NTCP is a functional receptor for HBV and HDV.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3485615/

ms003

一只蜗牛发表于 2012-11-16 08:44 ：

文章真是长啊。但我不信，他们第一稿没投CNS而是直接投到了没有影响因子的elife，呵呵。

ms003

ipsvirus 发表于 2012-11-19 10:06 ：

to 一只蜗牛

生物秀论坛上的 longmarchno1同学说是投了Science，但被拒了。
被Science拒收的原因可能有 1、并不确定NTCP是唯一的受体 2、HepG2转染表达NTPC后的病毒感染率不高，感染后分泌子代病毒的能力很低 3、只有体外实验，应该有个转基因的动物模型（很可能尝试过，失败了）

ms003

stare024 发表于 2012-11-17 12:40 ：

elife是今年才发刊的新杂志吧，启动资金是美国霍华德·休斯医学研究所、德国马普学会和英国的Wellcome Trust基金会共同提供，
不过网上搜了 下，elife的编委还是很强大的，有几个牛人。

主编是Randy Schekman，是前任PNAS 主编（5年）；
副主编2位：
副主编之一fiona watt，是位女同志。工作职位是：Fiona Watt is Deputy Director of the Wellcome Trust Centre for Stem Cell Research, Herchel Smith Professor of Molecular Genetics and Deputy Director of Cancer Research UK - Cambridge Research Institute.
不过这些要成为烟云，其网页介绍说她实验室将迁往国王学院，成为一个新的中心主任（We are excited to announce that the lab is relocating to King's College London in 2012. Fiona Watt will be the director of a new centre for stem cells and regenerative medicine.）。

另外一个副主编是Detlef Weigel，来之马普所，是植物学领域大牛，这几年上升很厉害，前几年刚选为美国科学院院士，这几年在拟南芥基因组学领域贡献不少，最近他有个博士后回来在植物所做PI。

详细内容 ： http://blog.sciencenet.cn/home.p ... =blog&id=514168
http://page.renren.com/600920443/note/787652590

ms003

hehouchu 发表于 2012-11-17 20:52 ：

病毒感染细胞一般首先要病毒结合于细胞膜表面的受体，然后进入细胞内。不同的病毒需要各自的受体，有相应受体的细胞才能有效地被病毒感染。
在人群中，有些人天生命好（具体是遗传和变异带来的好处），其受体分子不能与某些病毒结合，所以天生不会患某种传染病。在科研中，有些病毒的受体很快被科学家找到，如SARS病毒的受体。但是，有些病毒的受体很难被发现。乙肝病毒本身用什么蛋白质与细胞表面的受体结合？已知在结合特异受体之前，该病毒可以与细胞表面的硫酸肝素样分子相互作用而滞留于细胞表面（Schulze et al., 2007；Leistner et al., 2007）。1986年，纽约血液中心的Neurath等确定病毒的Pre-S1结构域有一小段（氨基酸21到47）可能对于结合细胞受体很重要（Neurath et al., 1986）。但其他实验室的一系列工作表明重要的结合位点在氨基酸9至15左右（Schulze et al., 2010）。
2003年，德国科学家证明对感染人类肝细胞重要的Pre-S1和Pre-S2结构域，也对感染原代培养的树鼩肝细胞重要（Glebe et al., 2003），从而表明人和树鼩的肝细胞含有的乙肝受体可能都结合乙肝病
毒的同样蛋白质。这篇文章引用中国的树鼩感染HBV的文章是严瑞琪等（1996）。
肝细胞表面是什么受体能结合乙肝病毒，从而导致病毒感染？自从1960年代发现乙肝病毒后迄今近五十年，还没有找到受体，不是因为没人找，而是很难找。北京生命科学研究所的研究员李文辉，是兰州大学本科生、北京协和医学院的博士、美国哈佛医学院的博士后。他在美国期间发现了SARS病毒的受体（Li et al., 2003）。回国加盟北生所后，他集中精力试图攻克乙肝病毒受体，几年来很少发表论文，坚持带领实验室的研究生、博士后和其他人员不懈努力，终于找到乙肝病毒和丁肝病毒共用的受体，于2012年11月13日在电子刊物eLife发表文章“钠离子-牛磺胆酸共转运多肽是乙型肝炎和丁型肝炎病毒的功能性受体”。文章的并列第一作者是北京大学生命科学学院与北生所联合培养的博士研究生严欢和北生所的博士后钟国才，其他还有徐广伟、何文辉、景致毅、郜振超、黄屹、祁永和、彭博、王海敏、付立冉、宋梅、陈盼、高文青、任碧杰、孙银燕、蔡涛、冯晓锋、隋建华。
李文辉实验室的突破是在前人工作基础上迈进的一大步。他们用几个研究组均报道的乙肝病毒结合受体的肽段（Pre-S1的2至48氨基酸）（Barrera et al., 2005；Engelke et al., 2006；Glebe et al., 2005；Gripon et al., 2005），并将其修饰后作为探针，用中国科学家1980年代发现的树鼩为肝细胞来源得到原代培养的树鼩肝细胞（PTH）为材料，应用强有力的现代生物化学技术，寻找结合Pre-S1肽段的蛋白质，发现了钠离子-牛磺胆酸共转运多肽（NTCP）。用肽段竞争的方法，验证了NTCP结合Pre-S1的特异性。然后用分子生物学的RNA干扰技术，抑制PTH内源产生的NTCP，可以减少人乙肝和丁肝病毒的感染，从而证明NTCP对乙肝病毒和丁肝病毒感染是必需的。他们也发现如果使能感染HBV的HepaRG细胞中NTCP减少，就能降低这些细胞感染HBV。他们还发现，之所以HepaRG细胞需要用药物诱导两周后才能感染HBV的原因是诱导后细胞产生的NTCP增多。他们还用人的原代培养肝细胞，证明人的NTCP对乙肝病毒感染是必需的。
为了知道NTCP是否对乙肝病毒感染是充分的，李文辉实验室用平常不能感染乙肝和丁肝病毒的Huh7和HepG2体外培养细胞系。他们通过转基因导入这些细胞后产生NTCP蛋白质，这些细胞就能被HBV或HDV所感染。此外，他们还确定了NTCP蛋白质结合病毒的关键氨基酸是157到165位。
李文辉实验室取得突破的关键是用了质谱分析加双重亲和纯化。王晓东近年在北生所建立了几个质量非常好的平台，包括基因组和质谱平台。李文辉的第一项基本工作是在北生所高通量测序中心蔡涛的帮助下建立树鼩肝细胞的基因表达图谱，其后再用质谱分析树鼩肝细胞的蛋白质组。这是繁琐的、但基础性的工作，且需要高质量。他们的实验设计巧妙地标记了作为探针的Pre-S1肽段，将其受体结合位点的氨基酸改成可用光偶联的非天然氨基酸，这样光偶联的距离就为零。李文辉实验室还将肽段连接了单克隆抗体识别的位点和生物素标记。在光偶联以后，用单克隆抗体和结合生物素的分子通过亲和层析，可以抵抗强烈的洗脱以去除非特异结合的分子、留下特异结合的分子。这一方法值得学习。
NTCP平时在肝脏起着基本作用：转运胆酸和钠离子。乙型肝炎和丁型肝炎病毒利用了这一正常蛋白质，与它结合而感染肝细胞。猴子的NTCP与人的NTCP很像，但在关键的157到165段不足够像，所以人乙肝病毒只能感染人的肝细胞、不能感染猴子的肝细胞。如果将这段人的序列放到猴NTCP序列中，改造后的猴NTCP也能介导人乙肝病毒感染。
李文辉等用NTCP可以使常用的细胞（如HepG2）可以感染乙肝病毒，为乙肝研究领域提供了便宜且易用的细胞模型。以前发现的HepaRG细胞，购买和培养花费昂贵，而且需要两周诱导后才能感染。
李文辉实验室的研究不但揭示了乙肝和丁肝病毒进入肝细胞的分子机理，而且在通往有效治疗乙肝的道路上迈出了重要一步。李文辉的工作没有结束：以NTCP发现为基础，寻找新的抑制HBV感染细胞的药物，给病人带来福音。李文辉文章发表的同一天，德国科学家致信祝贺李文辉在中国的工作“会改变HBV领域今后如何做研究、有助于开发很多病人需要的药物”。第二天，法国科学家也致信李文辉，祝贺他带来HBV领域的重大突破。

ms003

一只蜗牛 发表于 2012-11-20 09:01 ：
我觉得longmarchno1分析的后两条比较有理，第一条，文章的标题已经回避了那个问题。