麻省理工學院的一個化學家團隊發現了一種關鍵流感蛋白的結構，這一發現有助於研究人員設計出能夠阻斷這種蛋白並防止病毒傳播的藥物。

這種名為 BM2 的蛋白質是一種控制病毒內部酸性的離子通道，能幫助病毒在感染的細胞內釋放遺傳物質。

該研究的通訊作者，麻省理工學院的化學教授 Mei Hong 表示，“阻斷這個離子通道就可以抑制流感的傳染”。“而揭示這一蛋白質的原子級結構正是為藥物化學家和藥學家開始設計這種病毒的小分子阻斷劑提供了基礎。”

論文發表在《自然結構與分子生物學》上，主要作者是麻省理工學院研究生 Venkata Mandala。其他作者包括研究生 Alexander Loftis、Alexander Shcherbakov 以及化學副教授 Bradley Pentelute。

原子級分辨率

流感病毒分為三種——甲型、乙型和丙型——每種產生的 M2 蛋白都不同。質子可通過 M2 離子通道穿過病毒的外膜，也就是病毒的脂質包膜。質子通過 M2 通道流入病毒內，使病毒內部的酸性更強。這種酸性有助於病毒將脂質包膜與內體（一種細胞腔隙）的膜融合，從而將其 DNA 釋放到感染的細胞中。

到目前為止，大多數 M2 蛋白的結構研究都集中在甲型流感中發現的 M2，這也是 M2 蛋白最常見的形式，尤其是在流感季節的早期。本研究中，研究人員關注了通常在三四月份流行的乙型流感病毒中的 M2 蛋白。然而，與以前的季節性流感的感染模式相反，乙型流感一直在今年冬天占主導地位，佔據了自 2019 年 9 月以來向美國疾病控制與預防中心報告的所有流感病例的 67％。

甲型和乙型流感 M2 蛋白的氨基酸序列有很大差異，因此 Mei Hong 教授和她的同事主要研究了這些蛋白質可能具有哪些結構差異，以及這些差異如何影響蛋白質的功能。其中一個主要區別在於，乙型流感的 M2 通道（BM2）可允許質子朝任一方向流動，而甲型流感的 M2 通道（AM2）僅允許質子從病毒包膜外流入病毒內。

為了研究 BM2 通道的結構，研究人員將其嵌入類似於細胞膜的脂質雙分子層中，然後使用核磁共振（NMR）光譜以原子級分辨率分析它的結構。由於對嵌入膜中的蛋白質進行研究具有一定困難，能在如此高的分辨率下研究的離子通道寥寥無幾。但是，梅教授此前已經開發了幾種核磁共振技術，因此能夠獲得嵌入膜的蛋白質準確的結構信息，包括其方向和蛋白質原子之間的距離。

圖 | 此模型展示了乙型流感病毒包膜中嵌入的 M2 蛋白通道。（圖片來源：Venkata Shiva Mandala ）

M2 通道由四個相互平行的跨膜螺旋蛋白組成，梅教授發現，這些螺旋蛋白的排列根據病毒包膜外部環境的 pH 值變化而略微改變。當 pH 較高時，螺旋蛋白會傾斜約 14 度，而且通道會關閉。當 pH 下降時，螺旋蛋白的傾斜度會增加到大約 20 度，像一把剪刀一樣打開。這種剪式運動使得螺旋蛋白之間的空間變大，並允許更多的水進入通道。