國輻中心破解「西奈湖蜜蜂病毒」 獲刊頂尖期刊《自然通訊》

國輻中心領先全球,首度解析出「西奈湖蜜蜂病毒」結構。(國輻中心提供)

人類過度開發環境,造成蜜蜂棲地驟減,連帶影響農作物受粉,衝擊糧食供應,且近期「西奈湖蜜蜂病毒」更是造成蜜蜂大量死亡,爲養蜂業帶來巨大損失。國家同步輻射研究中心耗時5年,解析出全球第一個「西奈湖蜜蜂病毒」的殼體蛋白質結構與功能及病毒顆粒形成動態組裝過程,有助於開發蜜蜂抗病毒天然藥物,研究成果於2月1日登上頂尖期刊《自然通訊》(Nature Communications)。

「西奈湖蜜蜂病毒」是近期新發現的蜜蜂病毒,極具傳染力,短時間會造成大量蜜蜂死亡,目前尚無治療藥物,現行控制疫情擴散的方式,除了大規模燒燬染疫蜂巢,就是使用殺蟲劑撲殺染疫蜂羣,卻破壞環境,也讓食用蜂蜜受化學藥劑污染,延伸食安問題。爲提高蜜蜂存活率,科學家極欲暸解該病毒真實樣貌與感染機制,進而開發抗病毒藥物,以阻斷該病毒傳播和損害。

國輻中心研究員陳俊榮與博士陳乃齊,在國科會支持下,運用國輻中心與日本SPring-8同步加速器光源高亮度X光實驗站的「蛋白質結晶學」與「小角度散射技術」,結合美國史丹福大學SLAC國家加速器實驗室(SLAC National Accelerator Laboratory)與中研院博士何孟樵、王俊雄負責協助的「冷凍電子顯微鏡設施」,對西奈湖蜜蜂病毒的殼體蛋白結構進行解析度高達0.25奈米的詳細分析,首度一窺該病毒的廬山真面目。

研究團隊發現,「西奈湖蜜蜂病毒」是由240個相同外鞘蛋白質組成的中空球型殼體,球體內包覆着RNA,直徑接近50奈米,此球型殼體由「表面突觸」、「外殼區域」和「內殼構造」所組成。表面突觸像一把鑰匙,用來連結並打開蜜蜂宿主細胞大門,讓病毒RNA侵入宿主,外殼區域則負責球型殼體的組裝與鞏固,而內殼構造可藉由結合RNA來完成病毒的複製與繁殖。

研究團隊更發現,因應不同生理酸鹼環境下,球型殼體尺寸與構造會產生動態變化,對病毒於宿主細胞內侵入、感染及複製上扮演關鍵作用。

國輻中心提到,這項研究結果讓科學家更深入暸解「西奈湖蜜蜂病毒」的感染途徑與致病機制,有助於發展新型抗病毒藥物,例如以病毒結構爲基礎來尋找適當的天然萃取物爲抗病毒藥物,混於食物中餵食,以提高蜜蜂羣體的抗病毒能力,有效防止病蟲害的發生,同時也能減少使用殺蟲劑,以維護大自然生態平衡,除了有助解決養蜂業的困境,也爲農業帶來新契機。