《Nature | HIV衣壳模仿核搬运蛋白与FG核孔蛋白的结合》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-01-29
  • 2024年1月24日,新南威尔士大学等机构的研究人员在杂志Nature上发表了题为The HIV capsid mimics karyopherin engagement of FG-nucleoporins的文章。

    HIV 可以感染非分裂细胞,因为病毒衣壳可以克服核孔复合物的选择性屏障并将基因组直接递送至细胞核。值得注意的是,完整的HIV衣壳比核孔扩散屏障规定的尺寸限制大1000倍以上。核孔中央通道中的这种屏障由富含苯丙氨酸-甘氨酸 (FG) 二肽的内在无序核孔蛋白结构域组成。通过多价FG相互作用,细胞核酚蛋白及其结合的货物在此阶段溶解以驱动核质转运。

    通过对核孔复合物进行体外解剖,研究人员发现HIV衣壳表面的口袋与来自多个核孔蛋白的FG基序类似地相互作用,并且这种相互作用允许衣壳穿透FG-核孔蛋白缩合物。这种核球蛋白模拟模型解决了HIV衣壳在核进入中的作用的关键概念挑战,并解释了比任何已知细胞货物大得多的外源性实体如何能够无损地突破核包膜。

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    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-18
    • 2024年4月12日,加州大学洛杉矶分校周正洪团队在Cell上发表题为RNA genome packaging and capsid assembly of bluetongue virus visualized in host cells的论文,利用cryo-EM和cryo-ET等多种方法探究dsRNA病毒BTV在宿主细胞内复制组装的的机理。 该研究团队多年来一直以蓝舌病毒(bluetongue virus,BTV)为模式系统来研究dsRNA病毒的生命周期。蓝舌病毒是无囊膜双链RNA病毒的一个典型代表,其能够感染牛、羊、鹿等动物而引起严重的传染性疾病蓝舌病,致死率超过90%。BTV病毒颗粒由三层衣壳蛋白包裹着10段双链RNA基因组构成。内层蛋白为VP3,中间层为VP7,外层为膜穿孔蛋白VP5和受体结合蛋白VP2。10段基因组首先以ssRNA的形式包装进衣壳内然后复制成为dsRNA,这个过程极为复杂,一直都是领域内悬而未解的难题之一。BTV病毒组装的研究难点在于病毒具有多层复杂结构,组装过程高度动态,其中间状态难以捕捉。 继2021年在Nature Microbiology发文阐明BTV病毒在低pH条件入侵宿主细胞的机理后,研究团队紧接着利用聚焦离子束减薄(cryo-FIB)和冷冻电子断层成像(cryo-ET)相结合的技术来探究病毒在宿主细胞内复制组装过程的原位信息(图1)。在这个流程中,首先在冷冻电镜载网上培养宿主细胞然后用BTV病毒感染。感染的宿主细胞通过cryo-FIB切割减薄为厚度大约200 nm的细胞薄层然后收集cryo-ET原位数据以分析宿主细胞内病毒的各种状态。进一步通过亚断层平均分析捕获了多种病毒组装的中间状态,包括单层的pre-subcore,双层的core,三层的pre-virion和virion等。其中pre-subcore是此研究中首次发现的一个状态,它属于病毒组装的早期中间体,对于理解病毒基因组包装至关重要。 在此基础上,通过结合单颗粒分析、体外重组和突变体的生化细胞功能验证,研究者们一共解析了11个病毒基因组包装和衣壳组装的中间体。之前的研究表明病毒蛋白VP6对于BTV基因组RNA的组装至关重要,在VP6突变株中,病毒组装的衣壳都是空心的,不含RNA。在以上解析的11个中间体中,pre-subcore是一个5次轴处有内陷的VP3组成的单层颗粒,内部含有部分RNA密度。之前未知的VP6蛋白以五聚体的形式结合在VP3下方,具有RNA结合功能,可以将基因组ssRNA从衣壳外部通过5次轴通道运送到衣壳内部。而体外生化实验表明ssRNA又能反过来促进衣壳蛋白的组装。这些研究揭示了BTV组装过程同时具有ssRNA病毒衣壳蛋白和基因组共组装的特性和dsDNA病毒衣壳蛋白预组装的特性,统一了先前相互矛盾的模型。在10段ssRNA基因组相互作用同时被包裹进衣壳后,由RNA聚合酶VP1复制成为dsRNA,此过程中内陷的VP3向外扩张成为球形,紧接着中间层和外层蛋白依次组装形成一个完整的病毒颗粒并释放到细胞外。 综上,该研究结合多项技术同时探究dsRNA病毒在宿主细胞内复制组装的机理,提出了BTV病毒组装的“二重性”模型,为其他类型病毒的研究提供了参照,也为相应抗病毒疫苗和药物的开发提供可宝贵的科学依据。
  • 《Nature | 利用内源性小RNA结合蛋白改良先导编辑》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-10
    • 2024年4月3日,美国普林斯顿大学Britt Adamson、Lance R. Parsons团队在Nature发表题为Improving prime editing with an endogenous small RNA-binding protein的文章。 在这项研究中,作者们开发了用于评估PE效率的报告系统,并通过全基因组规模的CRISPR干扰筛选(CRISPRi screening),发现了小RNA结合蛋白La(La protein)是PE效率的关键调控因子。 研究发现,La蛋白能够与pegRNA的3'端进行功能性相互作用(能够识别并结合到3'端的poly-U序列),并促进多种编辑策略下的PE效率提高,包括不同类型的碱基替换、插入和缺失。作者进一步开发了一种新的PE系统--PE7,它将La蛋白的RNA结合N端结构域融合到了PE系统中。PE7在使用表达pegRNA、工程化pegRNA(epegRNA)以及优化了La结合的合成pegRNA情况下均能提高编辑效率。 PE7编辑器在提高疾病相关基因位点的编辑效率方面表现出色,包括与镰状细胞病、朊病毒疾病、家族性高胆固醇血症等相关的基因。研究还探讨了PE7编辑器在原代人类细胞(如T细胞和造血干细胞)中的应用潜力,并证实了其在这些细胞类型中也能提高PE的效率。