手足口病（hand-foot and mouth disease, HFMD）每年都在亚太地区的婴幼儿中广泛流行。在中国，每年有上百万儿童感染手足口病，严重影响儿童健康。手足口病主要由肠道病毒感染导致，EV71是最主要的致病原，也是导致重症手足口病的罪魁祸首。目前，EV71灭活疫苗刚被批准上市，尚无用于治疗EV71感染的特异性药物。黄忠课题组前期自主研发的抗EV71单抗D5拥有强大体外抗病毒活性，可用于进一步开发抗EV71药物，然而对于该抗体的作用机制及其结构基础的了解尚不足。冷冻电镜技术近几年发展迅速，已成为超大分子复合体高分辨率结构研究的重要手段，但针对病毒－抗体复合物体系，由于其动态性及组成的不均一性，分辨率水平普遍在10 ?左右，只有近期几个冷冻电镜结构达到6-8.8 ?。
丛尧研究员与黄忠研究员密切合作，带领博士后叶晓华和樊晨等实验室成员，依托国家蛋白质科学中心（上海）的先进冷冻电镜设施，解析了系列不同EV71病毒颗粒与D5抗体形成复合体的高分辨率冷冻电镜三维结构（最高达4.8 ?），成为首例分辨率突破5 ?的病毒－抗体复合体冷冻电镜结构。结构分析显示，D5抗体可以跨越病毒的两重对称轴，以双价的方式结合在成熟病毒颗粒上，该种双价结合方式很可能具有稳固病毒颗粒，阻碍病毒构象变化的作用，从而抑制后续的病毒基因组释放。进一步分析表明，D5抗体的结合表位为病毒VP1蛋白的GH loop，该表位在不同EV71亚型间极度保守，并且直接参于病毒与其脱衣壳受体SCARB2蛋白的相互作用。因此，抑制病毒与脱衣壳受体的相互作用是D5抗体的一个主要作用机制。同时，功能实验显示D5抗体不仅可以在体外中和多种不同基因型的EV71毒株，而且在体内完全保护小鼠免于致死剂量的EV71病毒感染。本项研究揭示了广谱保护性抗体D5结合EV71病毒并抑制其感染的结构基础，从而促进了基于D5的抗EV71单抗药物的开发。
该研究得到国家蛋白质科学中心（上海）冷冻电镜系统及数据库与计算分析系统的大力支持。参与该研究的还包括清华大学张林琦教授，及Purdue大学Wen Jiang教授。该研究得到国家自然科学基金委、国家科技部、中国科学院战略性先导科技专项（B类）和上海市科委等的资助。（生化与细胞所）
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（A-D）不同EV71病毒颗粒与D5抗体的完整IgG或Fab片段形成复合物的冷冻电镜结构；（E）4.8 ?的F-particle-Fab的VP1蛋白局部细节放大图；（F）F-particle-Fab密度图中D5抗体Fab片段与EV71相互作用区域放大图。
