《研究解析人类疱疹病毒6B型近原子分辨率冷冻电镜结构》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2019-12-06
  • 近日,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心、生命科学学院教授毕国强课题组、美国加州大学洛杉矶分校教授周正洪课题组与华东师范大学研究员梅晔合作,利用高分辨冷冻电镜单颗粒分析技术首次解析了人类疱疹病毒6B型的近原子分辨率结构。相关研究成果以Atomic structure of the human herpesvirus 6B capsid and capsid-associated tegument complexes 为题,于11月25日在线发表在国际期刊《自然-通讯》(Nature Communications)上。

    人类疱疹病毒6型(HHV-6)属于疱疹病毒家族β疱疹病毒亚家族,根据其表面抗原不同,又被分为HHV-6A和HHV-6B两类密切相关的病毒类型。很多幼儿都会被HHV-6病毒感染,并可能产生发烧、腹泻、红疹等临床症状;HHV-6病毒能够在人体中终身潜伏,并在免疫力低下的人群中引发严重疾病,它在脑组织中的二次爆发将导致患者认知紊乱、残废或者死亡;研究显示,HHV-6病毒甚至还与阿兹海默症和癫痫有关。HHV-6病毒的感染造成了广泛的危害,但目前尚没有其病毒高分辨结构,以及基于结构的药物或者疫苗抗病毒方案。由于与宿主细胞高度黏合,HHV-6B很难实现体外增殖培养,这成为其原子分辨率结构解析的一大难题。

    在本研究中,课题组使用先进的冷冻电镜直接电子计数技术和亚颗粒局部重建方法,用少量低纯度的HHV-6B病毒样品,解析了HHV-6B第一个近原子分辨率结构。在此基础上,合作团队搭建了HHV-6B病毒4种衣壳蛋白和1种衣壳结合间层蛋白pU11的原子模型,共计包括59个构象体。进一步,通过比较HHV-6B、人类巨细胞病毒(HCMV)和小鼠巨细胞病毒(MCMV)核衣壳结构的异同,发现HHV-6B间层蛋白pU11具有独特的病毒衣壳结合模式。这一研究结果,在原子水平揭示不同疱疹病毒中CATC复合物(capsid-associated tegument complexes)协助病毒衣壳应对不同基因组大小产生的内部压力的机理。有助于更好地理解β疱疹病毒基因组的包装和病毒核衣壳稳定机制,完善了对疱疹病毒家族结构的认知,丰富和加深了对β疱疹病毒甚至整个疱疹病毒家族CATC复合物功能机制的理解。

  • 原文来源:http://news.bioon.com/article/6747518.html
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    • 记者从中国科学技术大学获悉,该校生命科学学院毕国强教授课题组与同行合作,利用高分辨冷冻电镜单颗粒分析技术首次解析了人类疱疹病毒6B型的近原子分辨率结构。相关研究成果日前在线发表在国际著名期刊《自然·通讯》上。   人类疱疹病毒6型(HHV-6)属于疱疹病毒家族β疱疹病毒亚家族,根据其表面抗原不同,又被分为HHV-6A和HHV-6B两类密切相关的病毒类型。很多幼儿都会被HHV-6病毒感染,并可能产生发烧、腹泻、红疹等临床症状;HHV-6病毒能够在人体中终身潜伏,并在免疫力低下的人群中引发严重疾病,它在脑组织中的二次暴发将导致患者认知紊乱、残废或者死亡。   研究显示,HHV-6病毒甚至还与阿尔茨海默症和癫痫有关。HHV-6病毒感染造成广泛危害,但目前尚没有其病毒高分辨率结构,以及基于结构的药物或者疫苗抗病毒方案。由于与宿主细胞高度黏合,HHV-6B很难实现体外增殖培养,成为其原子分辨率结构解析的一大难题。   科研人员使用先进的冷冻电镜直接电子计数技术和亚颗粒局部重建方法,用少量低纯度的HHV-6B病毒样品,解析了HHV-6B第一个近原子分辨率结构。在此基础上,合作团队搭建了HHV-6B病毒4种衣壳蛋白和1种衣壳结合间层蛋白pU11的原子模型,共计包括59个构象体。通过比较HHV-6B、人类巨细胞病毒和小鼠巨细胞病毒核衣壳结构的异同,发现HHV-6B间层蛋白pU11具有独特的病毒衣壳结合模式。   这一研究结果在原子水平揭示了不同疱疹病毒中复合物协助病毒衣壳应对不同基因组大小产生的内部压力的机理,有助于更好地理解β疱疹病毒基因组的包装和病毒核衣壳稳定机制,完善了对疱疹病毒家族结构的认知,丰富和加深了对β疱疹病毒甚至整个疱疹病毒家族复合物功能机制的理解。
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    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2018-07-17
    • 在国家自然科学基金项目(项目批准号:31761163004、31725007、31630087)等资助下,北京大学生命科学学院高宁教授课题组与香港科技大学戴碧瓘教授课题组合作,解析了酿酒酵母ORC结合DNA复制起始位点3-Å分辨率的冷冻电镜结构。研究成果以 “Structure of the Origin Recognition Complex Bound to DNA Replication Origin”(结合有复制起点DNA的起点识别复合物结构)为题,于2018年7月4日以长文(Article)形式在Nature(《自然》)上发表。北京大学高宁教授和香港科技大学戴碧瓘教授、翟元樑博士为共同通讯作者。高宁课题组博士后李宁宁、博士生程稼萱以及戴碧瓘组博士后林伟熙、翟元樑为共同第一作者。   论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-018-0293-x。   DNA复制起始在真核生物细胞中受到严格而精密的调控。DNA复制启动因子(ORC,Origin Recognition Complex)首先结合到DNA复制起点,以加载DNA复制解旋酶MCM2-7复合物到DNA上,随后MCM2-7被激活,DNA双链被解螺旋,从而启动DNA复制。所有真核生物都是利用由6个亚基组成的ORC来标记DNA复制起始的位点,在维持基因组稳定性过程中的重要作用,其功能缺失突变与肿瘤的发生发展也密切相关。   虽然在不同的真核生物中,ORC的蛋白质序列高度保守,但是ORC对DNA复制起点序列的选择性在不同物种间差别很大。酿酒酵母的ORC可以识别特异的DNA复制起点,而人源细胞ORC结合的DNA序列却没有序列特异性,主要依赖染色体结构识别复制起点。而由于一直缺少ORC结合DNA状态的高分辨结构,ORC序列识别差异背后的分子机制长期以来难以解释。   高宁研究员课题组解析的3-Å分辨率ORC-ARS305 DNA复合物结构发现,ARS305包含一段ARS高度保守序列(ARS Consensus Sequence, ACS)和一段B1元件序列,长度为72 bp。在这个结构中,ORC的六个亚基通过与磷酸骨架的非特异性以及与碱基的特异性相互作用环绕DNA,并在ACS和B1位点使DNA发生弯曲。该结构的一个关键特征是Orc1的保守碱性氨基酸区域(Orc1-BP,basic patch)深深地插入ACS的小沟中进行序列特异的碱基识别。另外,酵母特有的具有物种特异性的位于Orc4 Wing Helix结构域(WHD)中的Helix Insertion(Orc4-IH)嵌入ACS的大沟中,与相应的碱基形成疏水相互作用。更重要的是,在ACS区域形成的这些碱基特异的相互作用的碱基都非常保守。此外,在B1区域中,也有类似的来自Orc2和Orc5的碱性氨基酸区域插入到大沟和小沟中,与碱基相互作用,并使DNA弯曲。因此,酿酒酵母ORC高度序列特异性主要是通过ORC亚基的大沟、小沟插入基序与ACS保守碱基之间的特异性相互作用实现的。序列比对分析显示,所有真核生物Orc1的N端都具有类似酿酒酵母的Orc1-BP;然而Orc4-IH却只在酿酒酵母中存在。这些发现,很大程度上解释了不同物种ORC识别起始DNA特异性差异背后的原因。   此高分辨率结构不仅为理解酵母ORC如何识别和结合序列特异性的DNA复制起点提供了分子基础,同时也从分子机制角度阐明了ORC如何通过弯曲DNA来进一步加载DNA复制解旋酶MCM2-7的过程。 ——文章发布于2018-07-09