《非结构性副粘病毒核衣壳蛋白尾部结构域通过调节转录酶活性调节病毒发病机制》

  • 来源专题:新发突发疾病(新型冠状病毒肺炎)
  • 编译者: 张玢
  • 发布时间:2018-05-30
  • 除包裹单链RNA基因组的核衣壳(N)蛋白外,副粘病毒复制机构还包含病毒大(L)蛋白和磷蛋白(P蛋白)。副粘病毒N蛋白共有的是C-末端尾巴(Ntail)。结构紊乱的中央Ntail部分的病毒复制的机制作用和相关性是未知的。最初聚焦于麻疹病毒属的成员,一系列麻疹病毒(MeV)和犬瘟热病毒(CDV)N蛋白质在非结构化尾部中产生内部缺失。具有大截尾截短的N蛋白在单和多顺反子微复制子测定中保持生物活性并且支持重组病毒的有效复制。 Ntail突变体的生物活性扩展到源自高致病性尼帕病毒的N蛋白。为了探测Ntail截短对病毒发病机理的影响,在致死性CDV /白鼬病病毒疾病模型中分析了重组CDV。取决于Ntail截短的分子性质,重组病毒表现出不同的减毒阶段,从缓解临床症状到完全存活受感染的动物,这取决于Ntail截短的分子性质。用致病性CDV对存活动物进行再感染显示出针对致命挑战的有力保护。高度减毒的病毒在离体传代并从受感染的动物中恢复后是遗传稳定的。从机制上看,渐进的病毒减毒与感染细胞中逐步改变的病毒转录酶活性一致。这些结果将Ntail中心部分确定为病毒发病机制的决定因素,并为下一代副粘病毒疫苗设计的渐进病毒减毒工程建立新平台。

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    • 来源专题:病毒性肝炎防治
    • 编译者:李爱花
    • 发布时间:2014-12-18
    • HCV非结构型蛋白5B (NS5B)是一种RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp),它是HCV RNA 复制的关键酶。我们之前的研究表明RdRp是由蛋白激酶C-相关激酶2(PRK2)磷酸化的。在此项研究中,我们用生物化学和反求遗传学方法阐明了HCV NS5B磷酸化对细胞培养中病毒RNA复制非常重要。二维磷酸氨基酸分析揭示了PRK2可在体内或体外专一地磷酸化NS5B的丝氨酸残基。用体外激酶实验和质谱,在与NS5B拇指亚结构域相互作用的Δ1指环区,我们发现两个磷酸化位点,Ser29 和Ser42。 药物选择性HCV亚基因RNA复制子的集落形成实验揭示了以Ala替代Ser29或 Ser42妨碍其磷酸化使得HCV RNA复制受损。进而,通过编码磷酸化缺陷NS5B的HCV感染性克隆进行的反求遗传学研究证实了这些病毒RNA复制总的PRK2磷酸化位点的重要功能。分子模型研究预测NS5B的磷酸化使得它的Δ1环和拇指亚结构域之间的相互作用更为稳定,这是NS5B 的闭合结构的形成是必须的,并对RNA的从头合成至关重要。综上所述,我们的研究显示HCV NS5B磷酸化对HCV RNA复制具有正向调节作用。 重要性: RNA 依赖的RNA聚合酶(RdRps)在病毒RNA复制中的作用已经非常明确,但磷酸化对其调节功能仍认识不多。在这项研究中,我们阐述了一些重要问题,均与HCV非结构蛋白5B(NS5B)磷酸化后的功能和结构相关。以编码磷酸化缺陷的NS5B突变体的HCV复制子进行反求遗传学研究,对它们的RdRps活性的分析显示之前未知的与HCV复制和NS5B磷酸化相关的NS5B蛋白特征。这些反应了NS5B的Δ1指环结构域与两个识别磷酸化位点Ser29 和 Ser42的磷酸化诱导了潜在的结构改变,并能短暂的影响NS5B的闭合结构。阐明在病毒复制中NS5B磷酸化状态的动力学改变的影响和它们对RNA合成的影响将改善我们对NS5B磷酸化介导调节HCV复制的分子机制的理解。
  • 《Cell | 在宿主细胞中可视化蓝舌病毒RNA基因组与衣壳蛋白的组装过程》

    • 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。