2022年1月27日，动物科学学院博士生张以农在学术期刊Nature Communications上发表题为“Multiple conformations of trimeric spikes visualized on a non-enveloped virus”的研究论文（论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28114-0）。该论文首次解析了家蚕质型多角体病毒（BmCPV病毒）spike蛋白的高分辨率三维结构。华南农业大学动物科学学院为第一完成单位（亚热带桑蚕种质资源保护与安全生产工程技术研究中心/广东省农业动物基因组学与分子育种重点实验室），博士研究生张以农为第一作者，这也是张以农2019年以并列第一作者在Nature Structural & Molecular Biology上（https://www.nature.com/articles/s41594-019-0320-0）发表题为“Conservative transcription in three steps visualized in a double-stranded RNA virus”文章的后续研究。
Spike蛋白是广泛存在于病毒囊膜或衣壳表面的同源三聚体，通常在病毒入侵宿主细胞的过程中发挥关键的作用。相较于囊膜病毒，无囊膜病毒spike蛋白之间的同源性较低，蛋白质结构差异大，且缺少相关病毒spike蛋白不同构象下的高分辨率三维结构，使得大多数无囊膜病毒入侵宿主细胞的机制仍然成谜。
在该研究中，项目组通过亚颗粒三维重构技术，获得了BmCPV病毒衣壳上spike蛋白的原位结构，确定了病毒的spike蛋白由S3基因编码；同时，研究发现了BmCPV病毒的spike蛋白在天然状态下存在两种不同的构象，分别为膜穿刺前、后的构象，这一发现说明BmCPV病毒与COVID-19 和轮状病毒类似，会在病毒粒子上保留部分失去功能的spike蛋白，以逃避宿主免疫系统的攻击。
课题组已经发表了有关BmCPV病毒转录(Zhang X, et al., Nature, 2015; Cui Y, et al., Nature Structural & Molecular Biology, 2019)及加帽 (Yu, Jiang et al., eLife, 2015)的前期研究成果，该研究还阐明了SAM和ATP等胞内小分子是如何通过与病毒塔状突起蛋白（turret protein）上的活性位点结合，激活BmCPV病毒衣壳中“入侵-转录-加帽”的信号通路，并促使BmCPV病毒在感染的不同阶段启动相关结构蛋白执行功能。
课题组BmCPV病毒研究受到国家自然科学基金委的连续支持（项目号 30871828，31172263，31172263)，也得到了华南农业大学研究生国外短期访学项目的资助，并与UCLA的Z.Hong Zhou等课题组建立了紧密的合作关系。（文图/动物科学学院 谢育凯）