武漢病毒所等揭示黃病毒科NS3蛋白酶-解旋酶協同作用新機制
2020-11-29 中國科學院武漢病毒所等揭示黃病毒科NS3蛋白酶-解旋酶協同作用新機制
2017-08-28 武漢病毒研究所
語音播報
目前已知的RNA病毒的基因組長度均不超過35kb，編碼容量非常有限。因此包含一個以上功能域的蛋白在這類病毒中較為常見，黃病毒科NS3蛋白即為絲氨酸蛋白酶和超家族二解旋酶的天然融合體，在病毒多聚蛋白酶解和基因組複製這兩個重要過程中發揮關鍵作用，其兩個功能域之間的協同作用機制尚不清晰。
中國科學院武漢病毒研究所研究員龔鵬課題組長期從事以聚合酶為核心的RNA病毒複製關鍵酶類的催化與調控機制研究，2013年10月起與武漢大學教授潘茲書課題組建立合作關係，共同研究黃病毒科瘟病毒屬代表種豬瘟病毒（Classical swine fever virus, CSFV）的NS5B聚合酶與NS3蛋白酶-解旋酶的功能機制。2015年和2017年，豬瘟病毒NS3解旋酶和全長晶體結構先後報導，但結構中並未發現蛋白酶與解旋酶形成的分子內關鍵相互作用。近期，該合作團隊解析了一種新的「關閉式」構象的NS3全長晶體結構（PDB號：5WX1），結構中蛋白酶與解旋酶形成了由三個相互作用簇構成的面積達2200平方埃的分子內作用界面，首次發現了瘟病毒NS3可採取一種和蛋白酶順式切割相關的構象（圖中上方構象），明確與反式切割（圖中下方構象）不兼容。團隊對此關閉式構象的生物學相關性進行了體外酶學驗證，發現這一構象具有最優的解旋酶活性，通過點突變擾動該構象可導致解旋酶活性大幅降低。進一步通過在全長病毒水平的測試發現對上述三個相互作用簇的擾動均可不同程度地影響病毒滴度和病毒噬斑形成及尺寸，驗證了晶體結構所揭示的關閉式構象對病毒複製的重要性。
黃病毒科NS3不僅自身具有功能多樣性，還直接參與調控病毒聚合酶的功能，研究成果不僅為全面闡釋NS3的功能提供了重要依據，也為進一步研究NS3與NS5B聚合酶的分子間調控機制奠定了基礎。此項合作研究受到科技部973項目「重要病毒轉錄複製蛋白複合體的結構功能研究」和數項國家自然科學基金面上項目的支持。潘茲書課題組的博士研究生鄭峰偉和龔鵬課題組的助理研究員逯國亮為論文的並列第一作者。
相關論文在Journal of Virology上在線發表。
論文連結
圖：豬瘟病毒NS3蛋白酶-解旋酶協同作用模式圖。上方的關閉式構象為本項研究解析的晶體結構所揭示，模擬蛋白酶（Pro）順式切割NS3-NS4A連接點後的狀態，具有最優的解旋酶（Hel）活性。該構象需轉換為開放式構象（下方）後方可實現反式切割，但解旋酶活性隨之降低。
目前已知的RNA病毒的基因組長度均不超過35kb，編碼容量非常有限。因此包含一個以上功能域的蛋白在這類病毒中較為常見，黃病毒科NS3蛋白即為絲氨酸蛋白酶和超家族二解旋酶的天然融合體，在病毒多聚蛋白酶解和基因組複製這兩個重要過程中發揮關鍵作用，其兩個功能域之間的協同作用機制尚不清晰。
中國科學院武漢病毒研究所研究員龔鵬課題組長期從事以聚合酶為核心的RNA病毒複製關鍵酶類的催化與調控機制研究，2013年10月起與武漢大學教授潘茲書課題組建立合作關係，共同研究黃病毒科瘟病毒屬代表種豬瘟病毒（Classical swine fever virus, CSFV）的NS5B聚合酶與NS3蛋白酶-解旋酶的功能機制。2015年和2017年，豬瘟病毒NS3解旋酶和全長晶體結構先後報導，但結構中並未發現蛋白酶與解旋酶形成的分子內關鍵相互作用。近期，該合作團隊解析了一種新的「關閉式」構象的NS3全長晶體結構（PDB號：5WX1），結構中蛋白酶與解旋酶形成了由三個相互作用簇構成的面積達2200平方埃的分子內作用界面，首次發現了瘟病毒NS3可採取一種和蛋白酶順式切割相關的構象（圖中上方構象），明確與反式切割（圖中下方構象）不兼容。團隊對此關閉式構象的生物學相關性進行了體外酶學驗證，發現這一構象具有最優的解旋酶活性，通過點突變擾動該構象可導致解旋酶活性大幅降低。進一步通過在全長病毒水平的測試發現對上述三個相互作用簇的擾動均可不同程度地影響病毒滴度和病毒噬斑形成及尺寸，驗證了晶體結構所揭示的關閉式構象對病毒複製的重要性。
黃病毒科NS3不僅自身具有功能多樣性，還直接參與調控病毒聚合酶的功能，研究成果不僅為全面闡釋NS3的功能提供了重要依據，也為進一步研究NS3與NS5B聚合酶的分子間調控機制奠定了基礎。此項合作研究受到科技部973項目「重要病毒轉錄複製蛋白複合體的結構功能研究」和數項國家自然科學基金面上項目的支持。潘茲書課題組的博士研究生鄭峰偉和龔鵬課題組的助理研究員逯國亮為論文的並列第一作者。
相關論文在Journal of Virology上在線發表。
論文連結
圖：豬瘟病毒NS3蛋白酶-解旋酶協同作用模式圖。上方的關閉式構象為本項研究解析的晶體結構所揭示，模擬蛋白酶（Pro）順式切割NS3-NS4A連接點後的狀態，具有最優的解旋酶（Hel）活性。該構象需轉換為開放式構象（下方）後方可實現反式切割，但解旋酶活性隨之降低。
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武漢病毒所揭示人腸道病毒抑制NF-kB信號通路新機制
武漢病毒所揭示人腸道病毒抑制NF-kB信號通路新機制 2016-03-22 武漢病毒研究所 近期，中國科學院武漢病毒研究所王漢中研究團隊在人腸道病毒調控NF-kB信號通路機制研究方面取得新進展，揭示了多種人腸道病毒（包括EV71，CVB3， -
研究人員利用化學和病毒學來揭示病毒蛋白如何抑制病毒複製
根據他們的研究，研究小組說這些病毒似乎破壞了他們自己的基因組複製機制。 CSU的研究人員稱這一結果「令人驚訝」，並表示這些發現對未來疫苗和抗病毒藥物的開發有一定的意義。 這項研究「motif V調節黃病毒NS3 ATP酶和rna結合裂縫之間的能量傳導」發表在生物化學雜誌2月7日。 -
中科院等多團隊基於冠狀病毒主蛋白酶三維結構 開發出新型抗新冠...
由中國科學院上海藥物研究所（SIMM）的柳紅教授、許葉春教授，上海工業大學高級免疫化學研究所楊海濤教授，中國科學院武漢病毒研究所張磊砢教授及其他合著者進行。目前尚無可用於預防和治療新冠的臨床有效疫苗或特定抗病毒藥物。新冠病毒是引起全球COVID-19爆發的病原體，是一種有包膜的、單正鏈RNA病毒，SARS-CoV-2主蛋白酶在其生命周期中起著至關重要的作用：入侵細胞後，新冠病毒會立即利用細胞內的物質合成自身複製必需的兩條超長複製酶多肽（pp1a和pp1ab）。 -
植保所科學家揭示病毒抑制RNA沉默新機制
近日，從中國農業科學院植物保護研究所獲悉，周雪平研究團隊與浙江大學農業與生物技術學院李正和研究團隊在雙生病毒與植物互作方面取得新的研究進展。他們利用遺傳學和分子生物學等技術手段，以系統翔實的實驗證據揭示了雙生病毒編碼的一個致病因子通過調控植物內源基因沉默抑制子抵禦寄主防衛反應的新機制。基因沉默（RNA沉默）是植物抵禦病毒侵染的重要防衛機制。目前已知植物病毒均編碼一個或多個RNA沉默抑制子，以抵抗寄主植物RNA沉默介導的防衛反應，但國際科學界對這些抑制子的作用機制了解甚少。 -
科學家揭示新冠病毒主蛋白酶分子機制 或有助於研製抗病毒藥物
據埃菲社西班牙卡斯特利翁7月23日報導，西班牙海梅一世大學計算生物化學研究團隊成功揭示新冠病毒主蛋白酶SARS-CoV-2 Mpro的分子機制，這可能有助於研製新的抗病毒藥物。主蛋白酶是新冠病毒複製過程中不可或缺的酶之一。這項研究的成果由卡塔日娜·斯維德雷克和比森特·莫利內爾共同獲得，並在不久前發表在英國《化學》期刊上。 -
Nature:新冠病毒抑制劑高通量篩選工具(FRET)
新型冠狀病毒的複製離不開主蛋白酶的參與，病毒在入侵細胞後，利用細胞內的物質合成兩條超長複製酶多肽（pp1a和pp1ab），這兩條多肽是病毒自身複製必需的。但是不能直接發揮作用，需要被精準的剪切成RNA依賴的RNA聚合酶、解旋酶等才能啟動複製。執行這項精準的剪切任務的就是主蛋白酶，他在病毒複製過程中起到至關重要的作用，因此主蛋白酶就成為一個抗新冠病毒的關鍵藥靶。 -
研究揭示鈉鉀ATP酶抑制劑抗日本乙型腦炎病毒感染的作用機理
近日，國際學術期刊Antimicrobial Agents and Chemotherapy(《抗微生物製劑與化學治療》)在線發表了中國科學院武漢病毒研究所/生物安全大科學研究中心肖庚富、王薇團隊的最新研究成果，論文題為Screening of Natural Extracts for Inhibitors against -
武漢病毒所等獲得草魚呼腸孤病毒衣殼內部的核酸和聚合酶複合物結構
武漢病毒所等獲得草魚呼腸孤病毒衣殼內部的核酸和聚合酶複合物結構 2018-07-09 武漢病毒研究所 其研究成果表明呼腸孤病毒科病毒的RNA聚合酶和基因組排列為一個不完整的二重三次對稱，其雙鏈RNA分層狀排列，相鄰的RNA平行排列。 -
微生物所葉健課題組揭示紅光調控植物抗蟲媒病毒新機制
番茄黃化曲葉病毒引起北京地區常見的番茄病毒病 近日，中國科學院微生物所葉健課題組在PLoS該研究發現植物雙生病毒衛星DNA編碼的βC1蛋白可以通過靶向光信號途徑的PIF轉錄因子家族調控的蟲媒病毒抗性，促進蟲媒病毒的快速傳播，揭示了光調節雙生病毒-煙粉蝨-植物三者互惠共生的新機制。 -
Science子刊:開發通用病毒疫苗有戲!發現KIR2DS2受體識別病毒解旋...
寨卡病毒和登革熱病毒是由蚊子傳播的。圖片來自南安普敦大學。然而，這些病毒能夠改變它們的外殼蛋白，有助它們逃避抗體，這意味著一些病毒很難通過接種疫苗加以抵抗。這些研究人員證實這種自然殺傷細胞的受體（即KIR2DS2）能夠靶向HCV病毒的一種非可變部分，即NS3解旋酶，這種酶是讓HCV正常地發揮作用所必不可少的。不同於其他的蛋白，這種NS3解旋酶不會發生變化，這允許免疫系統牢牢地抓住它，從而讓自然殺傷細胞處理這種病毒威脅。 -
病毒學國家重點實驗室劉實研究組揭示了HBV實現免疫逃逸的新機制
1月4日，病毒學國家重點實驗室劉實研究組在國際學術期刊Nature Communications在線發表了最新研究成果，論文題為「Hepatitis B virus rigs the cellular metabolome to avoid innate immune recognition -
科學家揭示拉沙熱病毒囊膜糖蛋白N-糖基化修飾機制
該工作揭示了寡糖轉移酶STT3B在拉沙病毒囊膜糖蛋白N-糖基化過程中的功能和作用機制。 哺乳動物沙粒病毒（Mammarenavirus）屬於布尼亞病毒目（Bunyavirales）沙粒病毒科（Arenaviridae），主要由舊世界和新世界沙粒病毒組成，包括多種對人類有重要威脅的烈性病毒，例如拉沙熱病毒（Lassa virus，LASV）、鳩寧病毒（Junín virus，JUNV）、馬秋波病毒（Machupo virus，MACV）等。 -
微生物所葉健團隊揭示紅光調控植物抗蟲媒病毒新機制
番茄黃化曲葉病毒引起北京地區常見的番茄病毒病近日，中國科學院微生物所葉健課題組在PLoS Pathogens在線發表了題為Red-lightis an environmental effector for mutualism between begomovirus and its vectorwhitefly的研究論文。 -
研究闡釋UvrD解旋酶的工作機理
解旋酶在DNA的複製、修復、重組以及轉錄等代謝過程都起著重要作用。但是人們迄今還沒有完全理解解旋酶的解旋機制。單分子操縱技術幫助人們在單分子水平定量研究解旋酶的解旋動力學，是研究解旋酶分子機制的高端技術。大腸桿菌UvrD解旋酶是具有在DNA單鏈上由3′至 5′方向行走極性的解旋酶，有4個子功能域。 -
南開大學團隊揭示B肝病毒轉錄複製調控新機制
日前，他們在生物醫學領域學術期刊《Theranostics》上發文，首次報導了「組蛋白乙醯轉移酶HAT1信號通路促進HBV cccDNA（B肝病毒共價環狀閉合DNA）微小染色體組裝和表觀遺傳修飾」的新機制，為臨床清除HBVcccDNA和治療B肝提供了新的潛在靶點。 B肝病毒（Hepatitis B virus, HBV）的慢性感染可導致肝炎、肝硬變和肝癌。 -
中國攻關聯盟解析新冠「要害」,篩選出多種病毒抑制小分子
該研究揭示了2.1Å新冠病毒Mpro（又稱3CLpro）與 N3複合物的高解析度結構，這也是世界上第一個被解析的新冠病毒蛋白質的三維空間結構。他們還分析探討了多種藥物發現策略，該研究為迅速開發具有臨床潛力的抗新冠肺炎的藥物奠定了重要基礎。通過計算機輔助藥物設計，攻關團隊確定了新冠病毒主蛋白酶的強效抑制劑N3。 -
研究揭示靶向NS1的黃病毒廣譜保護性抗體作用機制
Young、博士Daniel Watterson研究組合作，在Science發表了題為A broadly protective antibody that targets the flavivirus NS1 protein的研究論文，發現了一株對多種黃病毒都有保護效果的單克隆抗體1G5.3，並首次揭示了NS1廣譜保護性抗體的作用機制，指出黃病毒非結構蛋白NS1可以作為通用疫苗設計的新靶點，有效避免 -
Nature|新冠病毒水解酶結構!多種病毒抑制作用小分子!
依賴RNA聚合酶）被認為是新冠病毒的兩大重要靶點。2020年4月9日，上海科技大學饒子和/楊海濤團隊聯合中科院上海藥物所蔣華良團隊以及清華大學、軍事醫學科學院、中科院武漢病毒所等單位的研究人員合作在Nature雜誌在線發表了題為「Structure of Mpro from COVID-19 virus and discovery -
科研人員揭示紅光調控植物抗蟲媒病毒新機制
該研究發現，植物雙生病毒衛星DNA編碼的βC1蛋白可以通過靶向光信號途徑的PIF轉錄因子家族調控的蟲媒病毒抗性，促進蟲媒病毒的快速傳播，揭示了光調節雙生病毒-煙粉蝨-植物三者互惠共生的新機制。 該研究在前期工作的基礎上，研究人員進一步以雙生病毒中國番茄黃化曲葉病毒TYLCCNV與衛星DNA形成的侵染複合物為研究對象，發現雙生病毒衛星感病植物和對媒介昆蟲煙粉蝨的吸引作用只有在光照條件下才會發生，在黑暗條件下不會發生（圖1A和1B）。