細化新冠病毒RNA基因組的結構

新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）是一種單鏈RNA冠狀病毒，它的出現引起全球範圍內迅速蔓延的新型冠裝病毒肺炎疫情（COVID-19）。當前，尚無有效的抗病毒藥物或是疫苗。此外，我們對SARS-CoV-2的了解還很有限，在一定程度上阻礙當前治療方法的開發進展。

與其他RNA病毒一樣，SARS-CoV-2的RNA結構對調節病毒複製、基因表達至關重要。儘管最近有些研究發表了SARS-CoV-2基因組與轉錄組數據，但目前針對SARS-CoV-2中RNA結構的預測數據相對較少，而且大多推定的調控序列尚未鑑定。

美國懷特黑德生物醫學研究所的研究團隊使用硫酸二甲酯（DMS）探針來探測SARS-CoV-2 RNA基因組的二級結構。同時，還揭示了病毒內一些主要藥物靶點結構的顯著差異。

已有的研究結果顯示，SARS-CoV-2的5'UTR、3'UTR和移碼刺激元件（FSE）在病毒複製周期中起到至關重要的作用。它們的結構也已通過實驗數據以及RNAse探針和核磁共振（NMR）光譜技術得出。FSE在開放閱讀框ORF1a/ORF1b邊界附近，起到將核糖體閱讀框移碼1個核苷酸的作用。這樣，FSE可以繞過ORF1a末端的終止密碼子，為暴露ORF1b編碼的蛋白，如病毒RNA依賴性RNA聚合酶（RdRP）提供了機會。對許多病毒來說，移碼元件若發生微小變化都會導致基因組RNA以及感染所需的病毒劑量發生急劇變化。因此，FSE亦成為主要的靶標之一。此外，FSE在細胞內會形成兩種不同的結構，但是還需要進一步的研究來驗證它們是否通過將核糖體停在光滑的位置而不是遠離光滑的位置而有助於移碼效率。

研究人員將DMS添加到受感染的細胞中，並進行測序突變分析。因DMS在體內可以快速與未配對的腺嘌呤和胞嘧啶配對，研究人員在5'UTR中發現了5個莖環（SL），並在ORF1a的起點附近發現了3個莖環。它們具有不同的重要功能：SL1是病毒複製所必需的；SL2是該區域中最保守的，參與病毒複製；SL3包含不連續轉錄所需的前導轉錄調控序列（TRS）。SL4負責合成sgRNA，在上遊和下遊莖環之間保持適當的間隔。

該研究還表明，核衣殼蛋白參與了TRS的結合和釋放，使其發揮功能。如果TRS的穩定性發生改變，則可能會降低其與核衣殼蛋白的親和力，進而改變sgRNA的表達。因此，核衣殼蛋白可能是另一個治療靶標。

總之，研究人員在整個基因組中發現了幾個主要的RNA結構，同時還提出了一種新型的FSE模型，後期研究人員還將繼續深入闡明FSE的替代結構到底是通過何種機制以及何種程度來調控ORF1ab翻譯的，以及FSE是否能在細胞中摺疊成為一種假結（pseudoknot）結構。