饒子和/婁智勇/鄧菲首次解析了分段負義RNA病毒聚合酶結構

2020-04-28     愛科學愛自然

分段的負義RNA病毒(sNSRVs)編碼單多肽聚合酶(L蛋白)或異三聚體聚合酶復合物,以吞噬用作轉錄引物的宿主信使RNA帽結構,並催化RNA合成。

2020年4月27日,清華大學饒子和,婁智勇及武漢病毒所鄧菲共同通訊在Nature Microbiology 在線發表題為「Structure of severe fever with thrombocytopenia syndrome virus L protein elucidates the mechanisms of viral transcription initiation」的研究論文,該研究報告了血小板減少症伴隨著重度發燒的綜合徵病毒(SFTSV)L蛋白的全長冷凍電鏡結構,解析度為3.4Å:L蛋白包含三個功能部分的原子模型(核酸內切酶,RNA依賴性RNA聚合酶和帽結合結構域)和兩個結構域(具有阻斷劑基序的臂結構域和羧基末端套索結構域)

SFTSV L蛋白具有緊湊的結構,其帽結合口袋令人驚訝地被阻斷劑基序的Arg占據,並且核酸內切酶活性中心面向帽結合口袋,這表明結構域重排對於獲得SFTSV L蛋白具有重要意義。該研究結果提供了對sNSRV編碼的L蛋白完整結構的深入了解,並進一步了解了sNSRV轉錄起始。



負義RNA病毒(NSRVs)編碼具有多種酶功能的RNA依賴性RNA聚合酶(RdRp),以促進病毒轉錄和複製。非分段NSRV(nsNSRV)(絲狀病毒,彈狀病毒,副粘病毒和博納病毒)和分段NSRV(sNSRV)(鼻病毒,布尼亞病毒和正粘病毒)RdRp的體系結構和功能-特別是生成信使RNA(mRNA)帽以啟動的機制轉錄-完全不同。


nsNSRVs通過在其大型聚合酶(L蛋白)中使用多核糖核苷酸轉移酶(PRNTase)將新生的RNA轉移至GDP受體上形成GpppN結構,從而在其後通過甲基轉移酶對其進行修飾,合成mRNA帽結構。L蛋白添加2'-O和鳥嘌呤-N7修飾,形成7mGpppNpmNp帽結構。相比之下,sNSRVs具有形成帽結構的帽捕捉機制,從而通過L蛋白中的核酸內切酶(endoN)從宿主細胞mRNA切割短的5'帽RNA片段,從而引發病毒mRNA序列的合成。因此,sNSRV編碼的L蛋白具有三個功能域:endoN域,RdRp域和帽結合域(CBD)。在Bunyavirales順序中,L蛋白是單體單個多肽,而在正粘病毒中,異源三聚體復合物起聚合酶的作用。


水泡性口炎病毒L蛋白的結構以及人呼吸道合胞病毒(RSV)和人間質肺病毒PRNTase–RdRp的結構揭示了nsNSRV聚合酶的結構及其與輔因子的相互作用。流感病毒的PA,PB1和PB2結構剖析了三個亞基形成聚合酶復合物,合成RNA並將帶帽引物引導至聚合酶活性腔的機制。此外,拉克羅斯病毒(LACV)的結構(覆蓋殘基1-1750)提供了sNSRV編碼的RdRp如何結合模板病毒RNA(vRNA)的細節。但是,全長sNSRV編碼的L蛋白的完整結構仍不清楚,這阻礙了我們對與RNA合成和轉錄起始相關的帽捕捉機制的理解。


重度發燒伴隨著血小板減少症候群病毒(SFTSV)是正在出現的血小板減少症候群伴隨著重症發燒的病原體,屬於Bunyavirales中的Phenuiviridae家族,與裂谷熱病毒(RVFV)和Uukuniemi病毒一起。世界衛生組織已將SFTSV列入需要緊急關注的優先目標病原體清單。此處報道的全長SFTSV L蛋白(SFTSV-L)的原子結構提供了對sNSRV編碼L蛋白完整結構的結構洞察力,並為了解帽捕捉機制提供了信息。


具體來說,該研究報告了SFTSV L蛋白的全長冷凍電鏡結構,解析度為3.4Å:L蛋白包含三個功能部分的原子模型(核酸內切酶,RNA依賴性RNA聚合酶和帽結合結構域)和兩個結構域(具有阻斷劑基序的臂結構域和羧基末端套索結構域)。SFTSV L蛋白具有緊湊的結構,其帽結合口袋令人驚訝地被阻斷劑基序的Arg占據,並且核酸內切酶活性中心面向帽結合口袋,這表明結構域重排對於獲得SFTSV L蛋白具有重要意義。該研究結果提供了對sNSRV編碼的L蛋白完整結構的深入了解,並進一步了解了sNSRV轉錄起始。


參考消息:

https://www.nature.com/articles/s41564-020-0712-2


文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-my/R8KGwnEBnkjnB-0zjylM.html