流行性乙型脑炎

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武汉病毒所揭示RNA病毒聚合酶具有一个与 [复制链接]

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RNA病*编码的依赖RNA的RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase,简称RdRP)是一类独特的核酸聚合酶,在病*基因组复制和转录过程中发挥核心作用,是抗病*药物研究的热点靶标。病*的RdRP由于可与其他功能域融合或与其他病*蛋白共折叠,其整体结构多样性较高,但其催化核心区的三维结构则较为保守,因此RdRP兼具多样性和保守性。由于RNA病*的宿主范围几乎囊括了所有细胞形式的生命体,在与不同宿主的共同进化过程中,RdRP作为RNA病*最保守的蛋白,其与病*的宿主适应性之间的关联并不清晰。

*病*包括乙型脑炎病*(Japaneseencephalitisvirus,简称JEV)、登革病*(denguevirus,简称DENV)、寨卡病*、蜱传脑炎病*(tick-borneencephalitisvirus,简称TBEV)等多种人类致病病原,是一类分布广泛、种类繁多的单股正链RNA病*,与丙型肝炎病*和经典猪瘟病*同属于*病*科。*病*大多由吸血节肢动物如蚊和蜱作为媒介传播,可引起人类脑炎或出血性疾病,对人类健康构成重大威胁。*病*的RdRP位于病*编码的非结构蛋白NS5的羧基端,与氨基端的甲基转移酶(MTase)形成天然融合体。此前蚊传*病*的NS5已有多个三维结构报道,包括全长蛋白、MTase区和RdRP区的结构,而蜱传*病*NS5蛋白的全长结构及RdRP三维结构则未获解析。

中国科学院武汉病*研究所研究员龚鹏团队长期从事病*RdRP的催化与调控机制研究,此前已分别解析了JEV和DENV的NS5全长蛋白晶体结构(LuandGong,PLoSPathogens;Wuetal.,PLoSPathogens),并与武汉病*所研究员张波团队合作,系统性揭示了NS5的构象多样性和保守性以及MTase调控RdRP的分子机制(Lietal.PLoSNeglectedTropicalDiseases;Wu,etal.JournalofVirology;Wuetal.,PLoSPathogens)。科研人员近期解析了分辨率为1.9埃的TBEVMTase晶体结构(PDB号7D6M,图1A)和分辨率为3.2埃的TBEVRdRP的晶体结构(PDB号7D6N,图1B),获得了首个蜱传*病*RdRP的三维结构信息。通过*病*RdRP的序列分析以及与结构已知的蚊传*病*RdRP的结构进行比较,发现在RdRP保守的催化基序(motif)B和C之间存在一个值得
  

图2.*病*科RdRPs中B-C连接区结构和序列的多样性。(A)第一排中TBEV属于蜱传*病*,其余属于蚊传*病*。第二排中TBEV和JEV属于*病*属,而HCV和CSFV分别属于*病*科中的肝炎病*属和瘟病*属。其中motifB、B-C连接区和motifC分别用*色、橙色和浅绿色表示。(B)*病*NS5中B-C区域的序列比对。根据宿主的不同,*病*可以分为蚊传、蜱传、仅在昆虫中传播和仅在脊椎动物中传播四类。 

图3.病*种间B-C连接区替换突变影响病*增殖。(A)(B)将连接区替换为JEV序列的TBEVNS5表现出与野生型聚合酶相似的依赖引物(A)和从头合成(B)活性。(C)(D)在细胞水平上TBEV和JEV的连接区替换突变体均不能实现病*增殖。
  

图4.病*RdRP的B-C连接区展现出较高的多样性。上中下三行分别为正链、负链和双链RNA病*代表性RdRP的连接区结构。每个彩色结构分别代表一个RNA病*科。其中B-C连接区用橙色显示。左侧为多结构叠印图(灰色)。

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