最新進展|湖南師範大學PNAS上發文,揭示了聚合酶、輔因子蛋白和dsRNA之間的關鍵相互作用

2021-01-21 iNature


2018年6月25日，湖南師範大學劉紅榮聯手清華大學程凌鵬在PNAS上發表了題為「Structure of RNA polymerase complex and genome within a dsRNA virus provides insights into the mechanisms of transcription and assembly」的文章，該文章提出了RNA聚合酶與其輔因子蛋白和水泡病毒內的基因組RNA複合物的近原子解析度結構，解決了以前從未確定的複雜病毒機器中的一些不對稱結構的問題，並且揭示了聚合酶、輔因子蛋白和dsRNA之間的關鍵相互作用。這些發現為深入了解高度協調的dsRNA病毒轉錄和組裝的機制提供了見解。



雙鏈RNA（dsRNA）病毒感染宿主，從真菌到植物和人類。像大多數其他dsRNA病毒一樣，水泡病毒RNA聚合酶催化內衣殼內RNA加鏈的合成，這是病毒後代複製的關鍵過程。在這裡，我們提出了RNA聚合酶與其輔因子蛋白和水泡病毒內的基因組RNA複合物的近原子解析度結構。在我們的結構中已經解決了以前從未確定的複雜病毒機器中的一些不對稱結構，並且揭示了聚合酶、輔因子蛋白和dsRNA之間的關鍵相互作用。這些發現為深入了解高度協調的dsRNA病毒轉錄和組裝的機制提供了見解。

 

大多數雙鏈RNA（dsRNA）病毒在共同的最內衣殼內轉錄RNA加鏈。該過程需要RNA依賴性RNA聚合酶（RdRp）與其他衣殼蛋白和基因組RNA一起協調努力。在這裡，我們報告使用200-kV冷凍電子顯微鏡和對稱 - 不匹配重建的RdRp蛋白VP2與其輔因子蛋白VP4和雙殼綱病毒衣殼內的基因組複合物的近原子解析度結構。這些衣殼蛋白的結構使我們能夠觀察到雙層二十面體衣殼內複雜的非十二面體結構。


研究結構顯示，RdRp複合物錨定在衣殼的內表面並與五倍軸下的基因組dsRNA和衣殼蛋白的五個不對稱排列的N末端中的四個相互作用，暗示了這些N末端在病毒組裝中的作用。儘管VP2和λ3的結構幾乎相同，但是VP2的RNA末端的結合位點不同於在正向病毒RdRpλ3的晶體結構中鑑定的RNA帽結合位點。被認為分離RNA模板和轉錄物的環與衣殼蛋白的頂端區域相互作用，提示調節RdRp複製和轉錄的機制。保守的三磷酸核苷結合位點定位於我們的RdRp輔因子蛋白VP4結構中，並鑑定出VP4與基因組RNA之間的相互作用。

 

原文連結：

http://www.pnas.org/content/early/2018/06/21/1803885115





劉紅榮，男，1973年生，湖南隆回人1997年畢業於湖南科技大學（原湘潭師範學院）物理系，2003年、2008年分別於湘潭大學獲得凝聚態物理碩士、博士學位，2009-2011年期間在美國加州大學洛杉磯分校從事博士後研究，現任湖南師範大學物理與信息科學學院教授，博士生導師。先後獲得國家「萬人計劃」科技創新領軍人才（2018年）、科技部「科技創新推進計劃」中青年領軍人才（2017年）、湖南省科技創新領軍人才（2017年）、國務院政府特殊津貼專家（2016年）、湖南省首屆優秀科技工作者（2016年）、教育部新世紀優秀人才（2013年）、湖南省傑出青年基金（2012年）、湖南師範大學科研標兵（2014-2015年度，2016-2017年度）等榮譽。中國生物物理學會冷凍電子顯微學分會理事會理事，中國電子顯微學會低溫電鏡專業委員會委員。


主要從事電子顯微學與三維重構相關的新技術與新方法研究，在病毒結構研究領域做出了原創性成果。發表SCI論文40多篇，其中以第一作者或通信作者在美國《科學》雜誌上發表學術論文三篇，相關成果被同行譽為「當代電子顯微學的代表作」、「裡程碑式發現」等。主持承擔國家重點研發計劃課題1項，國家自然科學基金重大研究計劃（高性能科學計算的基礎算法與可計算建模）集成項目1項、培育項目1項，國家自然科學基金面上項目4項。



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