在真核細(xì)胞中，信使RNA加帽現(xiàn)象較為普遍，帽子結(jié)構(gòu)對維持RNA的穩(wěn)定性以及促進(jìn)蛋白質(zhì)翻譯至關(guān)重要。一些RNA病毒的基因組具有帽子結(jié)構(gòu)，多數(shù)RNA病毒在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制，而宿主的加帽體系存在于細(xì)胞核中，因此某些病毒需要編碼加帽酶，擁有自身的加帽體系。如登革病毒、乙型腦炎病毒等黃病毒編碼的NS3和NS5蛋白都參與病毒基因組的加帽過程（圖A）。與宿主加帽過程類似，黃病毒加帽涉及鳥苷酰轉(zhuǎn)移反應(yīng)，該反應(yīng)可將鳥苷三磷酸（GTP）中的鳥苷單磷酸（GMP）模塊連接到RNA的5'-端。研究表明，該反應(yīng)過程中可形成GMP-蛋白質(zhì)共價中間體，即GMP先與特定的氨基酸殘基的側(cè)鏈形成共價鍵，進(jìn)而被轉(zhuǎn)移到RNA末端形成GpppRNA。在黃病毒相關(guān)研究中，有證據(jù)顯示NS5可與GMP形成共價中間體，但具體的氨基酸殘基未能得到確證。
中國科學(xué)院病毒研究所研究員龔鵬團(tuán)隊長期從事RNA病毒聚合酶的催化與調(diào)控機(jī)制研究。黃病毒NS5蛋白是加帽酶和聚合酶的融合蛋白，其N端結(jié)構(gòu)域兼具甲基轉(zhuǎn)移酶（methyltransferase，MTase）和鳥苷酰轉(zhuǎn)移酶（guanylyltransferase，GTase）功能。近日，該團(tuán)隊解析了蜱傳黃病毒鄂木斯克出血熱病毒（Omsk hemorrhagic fever virus，OHFV）NS5加帽酶的系列高分辨率晶體結(jié)構(gòu)（圖B，分辨率1.4-2.1埃），捕獲了GMP和m7GMP（鳥苷N7位甲基化的GMP）與NS5第28位精氨酸（Arg28）形成的共價中間體（圖C、圖1D下方結(jié)構(gòu)）。部分黃病毒NS5該位點為賴氨酸（Lys），提示GMP-Arg和GMP-Lys共價中間體均可能存在（圖C），而m7GMP-Arg結(jié)構(gòu)則提示帽子鳥苷N7甲基化也有可能發(fā)生在鳥苷酰轉(zhuǎn)移反應(yīng)之前，這些結(jié)構(gòu)證據(jù)為剖析黃病毒加帽機(jī)制提供了重要參考。此外，單磷酸核苷和精氨酸形成的共價分子此前在轉(zhuǎn)移酶和連接酶中均未被觀測到。與其他氨基酸相比，精氨酸形成的這類共價分子有何獨特之處，共價分子的形成過程及后續(xù)反應(yīng)的特征等均尚待進(jìn)一步研究。
相關(guān)研究成果在線發(fā)表
Journal of Virology上。研究工作得到科技部、國家
自然科學(xué)基金委員會、中科院武漢國家生物安全實驗室、湖北江夏實驗室等的支持。
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