2020-10-27
施一研究员做客“分子生物学前沿论坛”
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2020年10月27日上午,应殷平教授邀请中国科学院微生物所施一研究员做客分子生物学前沿论坛,在第一综合楼A102为全校广大师生带来一场题为“新发突变传染病与人类健康”的报告。整场报告主要分为三个部分:传染病的概述、课题组科研成果介绍以及微生物所简介。

微生物是生命的原点,它们分布广泛,从深海到深空无处不在,而且与我们的生活方方面面都联系紧密。而缺乏自主生存能力的病毒主要依附于宿主。2003年SARS病毒的爆发给了我们重大警示:公共卫生问题已经不再仅仅是卫生问题,而且是关乎国家安全的重要组成部分。而突发传染病是危害人类健康的重要疾病。不仅一些古老传染病病原体不断发生变异,新的病原体层出不穷,给传染病的发现、诊断和防治工作带来新的挑战。现阶段气候与生态急剧变化,西伯利亚永久冻土融化、澳洲火灾都有可能导致新的病毒出现,而人群流动与疾病传播,全球化使得病毒传播速度加快。因此我们需要对传染病防控做前瞻性准备:了解病毒的天然宿主、中间宿主、传播途径以及对野生动物进行监测,疫苗药物准备等,做到早发现、早诊断、早隔离、早治疗切断病毒传播。对传染病的防控不是一门学科一个领域的职责,需要建立多学科交叉预警体系,秉持大健康理念、需要政策与公众支持、全球网络与平台的及时信息分享与基础科学的研究,落实“四个面向”--面向人民生命健康。

施一研究员通过整合结构生物学、细胞生物学等研究方法,对流感病毒、沙粒病毒和寨卡病毒等重要病毒性传染病病原的侵入和复制过程进行了深入研究并取得了一系列重要进展。病毒基因组是高度多样性的,它依赖于聚合酶进行复制与转录,因此对于病毒聚合酶的研究不仅能够了解病毒基因组的复制机制也可以大致了解它的遗传进化机制,对聚合酶的研究也有助于抗病毒药物的研发。施一研究员及其团队使用低温电子显微镜测定了apo和启动子结合的D型流感病毒聚合酶的结构,发现该聚合酶具有进化保守的稳定核心结构,并观察到vRNA启动子的两种构象,率先揭示流感病毒基因组RNA复制过程中不同RNA启动子结合构象对RNA合成的调控机制,为抗病毒药物的设计提供了理论基础。施一研究团队还首次从分子水平揭示沙粒病毒聚合酶的工作机制,利用单颗粒冷冻电镜技术解析拉沙和马丘波病毒聚合酶在apo和启动子结合形式的近原子分辨率结构,并发现流感病毒、沙粒病毒、布尼亚病毒等分节段负链RNA病毒聚合酶存在一个相似的3’ RNA末端结合位可以作为广谱性抗病毒药物研发的新靶点。2019新型冠状病毒(COVID-19)全球大流行造成大量人员死亡。施一研究员也立刻投入到新冠病毒的研究,解析了由nsp12催化亚基和nsp7-nsp8辅助因子组成的SARS-CoV-2聚合酶复合物的近原子分辨率结构。这种结构与具有保守基序的SARS冠状病毒RNA依赖RNA聚合酶高度相似,但生化结果显示,SARS-CoV-2的核心聚合酶复合物活性比SARS-CoV的低,单个亚基的热稳定性也降低。这些发现表明SARS-CoV-2更适应于体温相对较低的人类。基于上述重要复合物的结构解析,施一研究员团队还进行了药物研发。核苷酸类药物是一类广谱性抗病毒药物。如remdesivir会可以终止RNA合成,而favipiravir模拟两种碱基腺嘌呤、鸟嘌呤整合到病毒基因组干扰RNA的合成。施一研究员及其团队解析了相关结构,提出了新冠病毒的催化机制,并基于结构筛选了潜在的药物分子。

报告最后施一研究员向大家介绍了中科院微生物所的情况。微生物所坚持“微生物、高科技、大产业”的战略定位,面向世界科技前沿,面向国家重大需求,面向国民经济主战场,创建世界一流的微生物学研究中心和微生物技术研发基地。在新冠疫情爆发后,微生物所的相关团队协立刻投入研究,从数据平台搭建、病毒序列研究、检测试剂开发、治疗抗体与疫苗研发以及药物筛选等进行攻关克难。施一表示,新冠疫情的爆发也显示现阶段生物安全研发机制的问题,未来生命安全与生物安全体系是国家战略体系重要组成,我们需要加大前沿技术攻关和尖端技术人才培养力度、掌握自主知识产权的核心科技、加强国际交流合作网络促进技术研发做到多维度前移防线,从爆发后响应到发现即响应最后做到未来可防控。


报告人简介:施一,中国科学院微生物所研究员、研究组长、博士生导师,中国科学院病原微生物与免疫学重点实验室副主任。

施一研究组通过整合结构生物学、细胞生物学等研究方法,对流感病毒、埃博拉病毒和寨卡病毒等重要病毒性传染病病原的侵入和复制过程进行了深入研究,取得了一系列重要进展。主要研究方向包括:(1)病原感染调控的分子机制;(2)免疫细胞受体与配体相互作用研究及其识别机制;(3)药物研发。