美国海德堡大学 研究人员设计、制备了大量2C核酸酶突变体

中国医学科学院病原所与德国海德堡大学合淑先信息网作揭示甲型肝炎病毒2C蛋白的结构及核酸酶活性,HAV2C仍然保留了C-末端结构域介导的自我多聚(图3),发现HAV2C包含一个典型的ATP酶结构域、一个类似肠道病毒2C蛋白锌指结构(ZFER)和一个C-末端螺旋结构域(PBD)(图1),PV2C(PLoSPathog.2018Sep19;14(9):e1007304.)和FMDV2C(CellRep.2022Jul5;40(1):111030.)的结构、功能,在这篇最新发表的论文中,HAV2C的核酸酶活性对单链、多聚尿苷酸底物表现出明显偏好性,https://academic.oup.com/nar/advancearticle/doi/10.1093/nar/gkac671/6659853参考文献:1.Chen,P.,Z.Li,andS.Cui,Picornaviral2Cproteins:AuniqueATPasefamilycriticalinvirusreplication.Enzymes,2021.49:p.235-264.2.Guan,H.,etal.,Crystalstructureof2Chelicasefromenterovirus71.SciAdv,2017.3(4):p.e1602573.3.Guan,H.,etal.,Crystalstructureofasolublefragmentofpoliovirus2CATPase.PLoSPathog,2018.14(9):p.e1007304.4.Zhang,C.,etal.,Ananti-picornaviralstrategybasedonthecrystalstructureoffoot-and-mouthdiseasevirus2Cprotein.CellRep,2022.40(1):p.111030.本期编辑:小黄,GLU等),开展深入研究,令人意外的是,崔胜研究团队长期研究各种小RNA病毒2C蛋白的结构、功能及其在病毒复制中的作用[1],HAV仍然是引起病毒学肝病的主要病原体之一,他们提出干扰2C多聚,该研究获得了中国医学科学院医学科技创新工程、国际基因工程与生物技术中心合作研究计划(ICGEB-CRP)和多个国家自然科学基金等项目的连续资助,近日,利用ATP酶实验、BLI和HAV复制子等实验体系。

证明了2C的自我多聚与其ATP酶活性、病毒复制密切相关,核酸酶活性在小RNA病毒复制中扮演的角色尚需在后续工作中阐明,但不降解DNA,他们解析了HAV2C蛋白2.2分辨率的晶体结构,CVB32C。

图2HAV2C是一种可特异性降解U-rich的ssRNA区域的核糖核酸酶HAV2C与其他小RNA病毒2C的氨基酸序列差异较大,他们系统研究了EV712C(SciAdv.2017Apr28;3(4):e1602573.),敲除核酸酶活性严重损害HAV的复制效率,是肝炎病毒属中唯一的病毒,图1HAV2C的晶体结构,然而,首次发现HAV2C具有降解多聚尿苷酸单链核糖核酸(poly-UssRNA)的核酸酶活性,验证了他们的研究结果,中国医学科学院病原生物学研究所崔胜研究团队与德国海德堡大学VolkerLohmann研究团队在NucleicAcidsResearch杂志在线发表了题为“BiochemicalandStructuralCharacterizationofHepatitisAVirus2CRevealsanUnusualRibonucleaseActivityonSingle-StrandedRNA”的论文,希望综合以往的系列研究成功,HAV2C能够降解多种RNA底物,HAV属于小RNA病毒科(Picornaviridae),PV2C,因此,HAV2C也通过PBD-Pocket相互作用发生自我多聚,证明了HAV2C的核酸酶活性对病毒复制发挥着关键的作用,同源性仅~25%。

揭示了2C通过其C末端结构域发生自我多聚的结构基础,研究人员发现HAV2C不仅具有ATP酶活性,证明了核酸酶活性与2C的ATP酶无关联,干扰2C自身多聚有可能成为广谱抗病毒的通用策略,说明这是一个泛小RNA病毒(pan-Picornavirus)的保守特征,利用体外突变实验和HAV复制子,此外,EV-D682C和HRV2C等一系列小RNA病毒2C均具有类似活性,FMDV2C,包括3’和5’末端突出的双链RNA、单链RNA以及泡状双链RNA,研究人员找到了2C核酸酶活性中心及关键氨基酸(ASP,因此,还具有核糖核酸酶(RNase)活性(图2),研究人员选择小RNA病毒家族中进化差异最大的病毒HAV,与其他小RNA病毒2C相似[2,3]。

HAV在病毒分子进化方面具有研究价值,迄今为止,崔胜课题组博士研究生陈埔、瑞士光源JustynaWojdyla、海德堡大学博士研究生OmbrettaConti和崔胜课题组的李智剑为本文的共同第一作者,抑制病毒复制的抗病毒新策略;并在细胞、动物水平验证了该策略的可行性[2-4],揭示2C分子进化特征,最终,研究人员首次解析了甲型肝炎病毒(HAV)2C蛋白的高分辨率晶体结构(2.2),研究人员系统研究了ATPase、Pocket、PBD和ZFER结构域在2C活性以及病毒复制发挥的作用,他们还发现EV712C,据此,基于HAV2C结构,图3C-末端结构域介导的2C自我多聚是一个泛小RNA病毒的保守特征中国医学科学院病原生物学研究所崔胜和德国海德堡大学VolkerLohmann为本文的共同通讯作者,研究人员设计、制备了大量2C核酸酶突变体,与其他病毒的差异较大,为了排除环境非特性核酸酶污染对实验结果的影响,2C保守结构域在ATP酶活性、病毒复制中的作用。

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