9月12日，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所施一、齊建勛、高福院士團(tuán)隊(duì)，在《自然》（Nature）上，發(fā)表了題為Molecular mechanism of?de novo?replication by the?Ebola virus?polymerase的研究文章，首次報(bào)道了nsNSV聚合酶識(shí)別3’-leader RNA的作用模式，揭示了EBOV聚合酶發(fā)揮從頭起始復(fù)制活性的分子機(jī)制，促進(jìn)了對(duì)nsNSV聚合酶合成RNA過(guò)程的理解，并為開(kāi)發(fā)針對(duì)nsNSV復(fù)制過(guò)程的抗病毒藥物提供了新靶點(diǎn)。?

研究人員利用冷凍電鏡技術(shù)解析了EBOV L-VP35-RNA復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了3’-leader RNA以獨(dú)特的彎曲構(gòu)象結(jié)合在模板進(jìn)入通道中，通過(guò)RNA內(nèi)部堿基與堿基之間的相互作用，以及RNA與聚合酶蛋白N末端結(jié)構(gòu)域（NTD）、手指結(jié)構(gòu)域（Fingers）和拇指結(jié)構(gòu)域（Thumb）相互作用，使蛋白/核酸復(fù)合物穩(wěn)定地處于起始前構(gòu)象。研究還發(fā)現(xiàn)，G7堿基方向發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，并與U4堿基形成氫鍵相互作用，暗示這一特殊構(gòu)象在病毒聚合酶從頭起始復(fù)制過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。?

進(jìn)一步，研究分別進(jìn)行了RNA和關(guān)鍵結(jié)合氨基酸位點(diǎn)的突變實(shí)驗(yàn)。將G7突變?yōu)槠渌麎A基時(shí)，不管在體外水平還是復(fù)制子水平，病毒聚合酶完全失去了從頭起始復(fù)制的能力。而突變與核酸結(jié)合的關(guān)鍵氨基酸時(shí)，這些位點(diǎn)的突變對(duì)引物延伸活性的影響較小，而對(duì)從頭起始復(fù)制活性的影響頗大。這表明3’-leader RNA與L蛋白獨(dú)特的結(jié)合構(gòu)象對(duì)病毒從頭起始復(fù)制至關(guān)重要。

負(fù)鏈RNA病毒在宿主細(xì)胞中以核糖核酸復(fù)合物（RNP）為基本單元進(jìn)行基因組的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制過(guò)程。對(duì)于分節(jié)段的負(fù)鏈RNA病毒，其基因組的3’和5’端會(huì)部分互補(bǔ)配對(duì)形成“假環(huán)”結(jié)構(gòu)，需要同時(shí)結(jié)合基因組的5’和3’末端，才能將聚合酶穩(wěn)定在起始前構(gòu)象。而對(duì)于不分節(jié)段的負(fù)鏈RNA病毒，其RNP復(fù)合物的3’和5’端分別位于相反的兩端，只需要通過(guò)其3’末端的特殊彎曲結(jié)構(gòu)，就能將聚合酶穩(wěn)定在起始前構(gòu)象。因此，該研究從分子水平說(shuō)明了不分節(jié)段的負(fù)鏈RNA病毒聚合酶進(jìn)化出了一種不同的復(fù)制起始機(jī)制來(lái)適應(yīng)其RNP結(jié)構(gòu)。?

研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的支持。?

論文鏈接?

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