北京时期2023年12月21日，好意思国埃默里大学梁波团队在《Nature》上发表著述“Structures of the promoter-bound respiratory syncytial virus polymerase”。
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该商讨通过冷冻电镜单颗粒时间初度判辨了启动子归拢的呼吸谈合胞病毒RNA团聚酶的高分辨率结构，在东谈主类历史上初度揭示了呼吸谈合胞病毒团聚酶的RNA合成肇始机制。了解RNA的合成肇始经过中RSV团聚酶与其RNA启动子之间的相互作用，关于通晓RSV中RNA的合成机制以及确立针对RSV的抗病毒药物和诊疗措施至关穷苦。
呼吸谈合胞病毒（Respiratory Syncytial Virus，简称RSV）是一种高度传染性的东谈主类病原体。婴幼儿、老年东谈主、免疫系统受损的个体以及心肺疾病患者齐是RSV感染的高危东谈主群。RSV属于肺病毒科（Pneumoviridae）单负链病毒目（Mononegavirales），其基因组为单链负义RNA。RSV的RNA转录和复制由RSV的RNA依赖性RNA团聚酶（RNA-dependent RNA Polymerase，简称RdRP）转录和复制。RdRP由多功能团聚酶卵白（Large，简称L）和辅因子磷卵白（Phosphoprotein，简称P）构成。RSV团聚酶中L卵白由五个结构域构成：RNA依赖性RNA 团聚酶结构域（RdRp）、加帽结构域（Cap）、联贯结构域（CD）、甲基飘动酶结构域（MT）和C终端结构域（CTD）。而RSV团聚酶中P卵白不错分为N端结构域（PNTD）、寡聚化结构域（POD）和C端结构域（PCTD）（见图1a）。
顶盛体育备用网址RSV中RNA的称身分为肇始、蔓延和闭幕三个阶段。在RSV的RNA合成肇始经过中，RSV团聚酶识别病毒RNA基因组和反基因组3'端的启动子序列，即Leader（Le）和Trailer Complementary（TrC）。之前的商讨标明，RSV团聚酶一个特有的特征是不错在启动子的两个不同的位置启动RNA合成：RNA的复制从启动子的第1位核苷酸启动合成；RNA的转录从Le启动子的第3位核苷酸启动合成。体外酶活履行标明，RSV团聚酶在短Le和TrC模板上不错离别在第1位和第3位核苷酸肇始RNA合成。由于枯竭RNA启动子归拢的RSV团聚酶的原子分辨率结构，两个不同肇始位置的结构基础仍不明晰。
资源利用作家通过体外酶活履行选定了10个核苷酸长度的Le和TrC启动子序列（简称Le10和TrC10），判辨了RSV团聚酶（L-P复合物）离别与来自病毒RNA基因组和反基因组3'端启动子Le10和TrC10的高分辨率冷冻电镜结构。RNA启动子归拢的团聚酶结构中，卵白结构与apo-form的RSV团聚酶结构十分相通，其中RdRp和Cap结构域变成一个碗状结构，而RNA合成的活性口袋位于碗状结构的中间位置（见图1b）。Cap结构域中的priming loop还是隔离RdRp结构域中的活性位点，暗意该结构为pre-initiation的景况。不同的是，RSV团聚酶L卵白RdRp结构域中的supporting helix在莫得RNA归拢时是柔性的并弗成被3D重构，而在两个启动子归拢的团聚酶电镜结构中，supporting helix不错被明晰的重构，标明RNA启动子的归拢会导致RSV团聚酶的结构的构象变化，使supporting helix的结构更踏实。
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图1：RSV团聚酶的结构示意图和两种pre-initiation景况结构的比拟
皇冠现金官网hga2021结构分析表露启动子Le10与RSV团聚酶的复合物中，在团聚酶的活性口袋中有4个核苷酸残基，第5-10位核苷酸残基位于模板插足通谈（template entrance channel）中，催化位点氨基酸D811正对着第3位和第4位核苷酸残基，暗意该结构为启动子第3位核苷酸肇始RNA合成的pre-initiation景况；而在启动子TrC10与RSV团聚酶的复合物中，在团聚酶的活性口袋中唯有2个核苷酸残基，第3-8位核苷酸残基位于模板插足通谈中，催化位点氨基酸D811正对着第1位和第2位核苷酸残基，暗意该结构为启动子第1位核苷酸肇始RNA合成的pre-initiation景况（图2）。两个结构中，+1催化位点对应的模板RNA上的核苷酸残基均为鸟苷酸（G）。G的碱基与团聚酶L卵白的氨基酸残基K619，F629以及E778之间有相互作用。其中，G碱基上的氧（O6）与氨基酸残基K619侧链上的氮（NZ）有氢键相互作用，而G碱基上的氮（N2）与氨基酸残基E778侧链上的氧（OE1）有氢键相互作用。这个发现证实了为什么RSV团聚酶在肇始RNA合成时，+1催化位点对应的模板RNA核苷酸需要为G。G碱基还与氨基酸残基F629之间有π-π相互作用。这些关键氨基酸残基在单负链病毒见地病毒RNA团聚酶齐相当保守（见图1c）。
图2：RSV团聚酶R（L-P复合物）离别与来自病毒RNA基因组和反基因组3'端启动子Le10和TrC10复合物的结构示意图
此外，作家还发咫尺两个启动子归拢结构中，RNA结构在+2和+5催化位点处会翻转约180°，对应与Le10序列中的第5位和第8位以及TrC10序列中的第3位和第6位，之后在+6和+7催化位点处会连续翻转约90°。之前的商讨着力表露启动子序列的第3，5，8位核苷酸残基突变后，RNA团聚酶对该模板的活性会显着缩小；同期Le10的5-10位以及TrC10的3-8位核苷酸残基均为嘧啶（U约略C）且处于模板插足通谈中，当这些核苷酸的碱基突变为嘌呤碱基时，RNA团聚酶对该模板的活性显着小于其突变为嘧啶碱基。归拢结构分析，作家臆想在RSV团聚酶识别RNA启动子时，倾向于归拢模板插足通谈中为较小的嘧啶碱基（U约略C）的启动子序列，非常是翻转180°的启动子第3，5，8位核苷酸残基（见图2b和2d）。
图3：不同单负链病毒见地病毒RNA团聚酶的结构比拟
在与其他单负链病毒见地病毒RNA团聚酶的结构（包括HMPV、VSV、RABV、PIV5、EBOV 和NDV）进行比拟时发现，它们的举座结构十分相通，主要区别在于supporting helix和priming loop的构象。举例，在EBOV团聚酶中，RdRp结构域中的supporting helix距离活性中心更远。在VSV和RABV的L卵白结构中，Cap结构域中的priming loop插入催化活性口袋，并连结RdRp结构域的催化活性氨基酸残基D811，而在RSV、HMPV、EBOV、NDV和PIV5的L卵白结构中，该priming loop隔离催化活性氨基酸残基D811，而缩回Cap结构域中，这种各异标明它们处于RNA合成的不同阶段。意旨的时，在PIV5和NDV的L卵白结构中，包含Cap结构域催化活性氨基酸残基的intrusion loop会连结RdRp结构域的活性中心，而不是priming loop。为了更好地通晓RSV团聚酶RNA合成肇始的机制，作家在RNA模板和RdRp结构域活性氨基酸D811中间的-1和+1催化位点处模拟了RNA家具的前两个核苷酸残基并与VSV和RABV团聚酶中的priming loop进行结构比对，发现priming loop上臆想的priming氨基酸W的侧链吲哚基团与催化位点-1处RNA家具的第1个核苷酸的碱基平行，可能变成π-π相互作用（见图3）。
皇冠现金在线开户要而言之，该商讨初度判辨了RNA团聚酶与启动子RNA的复合物结构，发达了RSV中两种RNA合成肇始的分子机制，为RSV的抗病毒药物研发提供了新的靶点和结构救援，同期也为其他单负链病毒见地病毒RNA团聚酶的RNA合成机制商讨奠定了表面基础。
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著述通信作家为梁波博士，本科毕业于中国科学时间大学，从好意思国佛罗里达州立大学赢得博士学位，之后在哈佛医学院进行博士后商讨，现为埃默里大学副教师。
皇冠客服飞机：@seo3687著述第一作家曹冬冬博士，埃默里大学梁波团队助理科学家，本科毕业于中国科学时间大学，并于中国科学时间大学赢得博士学位。
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