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人類3分之1食物靠蜜蜂 國輻中心破解蜜蜂病毒結構,保護蜂群急先鋒



〔新網記者歸鴻亭台北報導〕  國家同步輻射研究中心研究員陳俊榮與陳乃齊博士的研究團隊,在國科會的長期支持下,耗時近5年,成功解析出全球第一個「西奈湖蜜蜂病毒」(Lake Sinai virus)的殼體蛋白質結構與功能,以及病毒顆粒形成的動態組裝過程。此項研究對於開發蜜蜂抗病毒天然藥物意義重大,研究成果於2月1日登上國際期刊《自然通訊》(Nature Communications)。

國輻中心領先全球首度解析出西奈湖蜜蜂病毒的結構。(歸鴻亭攝影)
 根據聯合國糧食及農業組織資料顯示,全球有近3分之1的農作物種植仰賴蜜蜂授粉,然而過去數十年來,世界各地蜜蜂因棲地大量消失而數量驟減,不僅影響農作物授粉,更衝擊人類糧食供應,美國在2006年把蜂群神秘失蹤事件之謎,稱為「蜂群崩壞症候群」(Colony Collapse Disorder)。除了人為因素與環境變遷之外,過去的研究發現,蜜蜂遭受病毒感染也是蜂群崩壞症候群的重要原因之一,染病蜜蜂的腦部、中樞神經與翅膀,會發生嚴重損害,影響了牠們採食或歸巢的能力,甚至死亡。

 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,除了大規模燒毀染疫蜂巢,造成養蜂業的巨大損失,另一種方法是使用殺蟲劑撲殺染疫蜂群,但卻破壞了環境,也讓食用蜂蜜受化學藥劑汙染,延伸食安問題。為了提高蜜蜂的存活率,科學家極欲暸解該病毒之真實樣貌與感染機制,進而開發抗病毒藥物,以阻斷該病毒的傳播和損害。

西奈湖蜜蜂病毒的中空球殼。(歸鴻亭攝影)
 陳俊榮及其研究團隊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詳細分析,解析度高達0.25奈米,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,球體內包覆著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。

 研究團隊也首次觀察到病毒顆粒組裝過程的過渡形態,病毒殼體形成初期是由3個外鞘蛋白質結合形成穩定的「三聚體」為主要單元(點),之後相互連結呈現不同長度的骨牌構鍊(線),再像球型拼圖一樣組裝成完整殼體(面)。此外,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。

西奈湖蜜蜂病毒形成的組裝過程(歸鴻亭攝影)
 本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,以病毒結構為基礎來尋找適當的天然萃取物為抗病毒藥物,混於食物中餵食,以提高蜜蜂群體的抗病毒能力,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,也為農業帶來新契機。

頻道:捐贈贊助 分類:生態環保
採訪:歸鴻亭 發稿日期:2023/2/18 上午 09:12:13
關鍵字:蜜蜂,國輻中心,病毒,陳俊榮,陳乃齊,RNA
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