生命學院方顯楊課題組合作在黃病毒屬長鏈非編碼亞基因組RNA的溶液...
2020-12-01 清華大學新聞網生命學院方顯楊課題組合作在黃病毒屬長鏈非編碼亞基因組RNA的溶液結構研究中取得新進展
清華新聞網9月12日電 9月10日，生命學院方顯楊課題組和軍事科學院軍事醫學研究院微生物流行病研究所秦成峰課題組合作，在《歐洲分子生物學報導》（EMBO Reports）上發表了題為「黃病毒屬長鏈非編碼亞基因組RNA在溶液中具有伸展的三維結構並具有柔性」(Long non-coding subgenomic flavivirus RNAs have extended 3D structures and are flexible in solution)的研究論文。該論文首次詳細報導了來源於黃病毒屬2型登革病毒、寨卡病毒和西尼羅病毒的長鏈非編碼亞基因組RNA的溶液結構。
通過SAXS和計算模擬研究黃病毒sfRNA溶液結構的流程示意圖
長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是長度超過200核苷酸的非編碼RNA，在生物體內發揮多種重要的功能，是當前生命科學研究的前沿熱點。和其宿主一樣，幾乎所有病毒都能編碼長鏈非編碼RNA。許多蚊媒黃病毒，例如登革病毒、寨卡病毒和西尼羅病毒等是對人類健康構成重大威脅的病原體，在其感染的宿主細胞中，會發生大量長鏈非編碼亞基因組RNA（sfRNA）的積聚，這些RNA在病毒的致病性以及對宿主的免疫逃逸中發揮重要作用。
開展長鏈非編碼RNA的結構-功能研究具有重要意義，但目前對其三維空間結構的研究缺乏有效手段，因而長鏈非編碼RNA的三維空間結構信息還非常少。來源於蚊媒黃病毒的長鏈非編碼亞基因組RNA的長度在400到500個核苷酸之間，應用傳統的結構生物學方法，例如X射線晶體學、核磁共振或冷凍電鏡對其進行結構研究非常困難。方顯楊課題組的研究團隊及其合作者，結合小角X射線散射技術及計算模擬，採用分步解決的方案，研究了來源於2型登革病毒、寨卡病毒和西尼羅病毒的長鏈非編碼亞基因組RNA的溶液結構及其柔性。研究發現，黃病毒長非編碼亞基因組RNA具有多個亞結構域，其在溶液中具有伸展的三維空間結構，具有類似於多結構域蛋白的模塊化結構特徵並存在較大的柔性。
特別有意思的是，基於小角X射線散射數據的登革病毒、寨卡病毒和西尼羅病毒sfRNA的串聯啞鈴型結構域的三維空間形狀結構顯著不同，推測是其串聯假結(pseudoknot)的拓撲結構差異造成的，這一推斷被進一步的計算模擬，體外生化和體內細胞實驗證實。該研究是對長鏈非編碼RNA三維結構研究的積極探索，論文的研究成果不僅為理解sfRNA的生理功能提供了重要結構信息，還表明基於小角X射線散射和計算模擬的整合結構生物學方法是對其它長鏈非編碼RNA溶液三維結構研究的可行方法。
清華大學生命學院方顯楊研究員和軍事科學院軍事醫學研究院微生物流行病研究所秦成峰研究員為本文的共同通訊作者，清華大學生命學院2013級直博生張玉鵬，2016級普博生張一堪，微生物流行病研究所劉忠鈺博士（現任中山大學醫學院副教授），微生物流行病研究所碩士研究生程夢麗為本文共同第一作者。
該工作獲得了科技部重點研發計劃、清華-北大生命科學聯合中心、北京結構生物學高精尖創新中心的經費支持。美國阿貢國家實驗室先進光源12-ID-B線站和上海光源BL19U2線站為小角X射線散射數據的收集提供了支持。
文章連結：
https://doi.org/10.15252/embr.201847016
供稿：生命學院
編輯：李華山
審核：周襄楠
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