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《人乙肝病毒聚合酶的结构、生物物理特性以及大规模生产》

  • 来源专题：病毒性肝炎防治
  • 编译者： 肖宇锋
  • 发布时间：2014-10-13

  • 乙肝是一种人类病原体引起的严重的肝脏疾病，每年有60万人死亡。经批准的治疗慢性乙肝的方法通常是多功能病毒聚合酶疗法。不幸的是，这些广谱抗病毒药物都存在副作用，会导致病毒耐药。我们提出一个有效方法来在大肠杆菌中过表达重组聚合酶，在高产量时纯化它们并解决已知的聚集倾向。这允许我们呈现聚合酶领域的第一个结构和生物物理特性。

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  • 《单反病毒聚合酶的结构》
    • 来源专题：新发突发疾病（新型冠状病毒肺炎）
    • 编译者：蒋君
    • 发布时间：2020-11-02
    • 单核病毒（mononegavirals，non-segmentednegativesense，NNS）是一类致病性、有时甚至致命的病毒，包括狂犬病病毒（RABV）、人呼吸道合胞病毒（HRSV）和埃博拉病毒（EBOV）。不幸的是，目前还没有针对许多单核苷酸的有效疫苗和抗病毒疗法。病毒聚合酶一直是抗病毒治疗的主要靶点。因此，单反病毒聚合酶因其结构和功能而受到广泛的研究。单核苷酸模拟真核生物的RNA合成，利用多功能RNA聚合酶复制整个病毒基因组，从单个病毒基因转录病毒mrna，并合成转录病毒mRNAs的5′甲基化cap和3′poly（A）尾。催化亚单位大蛋白（L）和辅因子磷蛋白（P）构成单反病毒聚合酶。本文就RNA合成的共性和独特性、单体多功能酶L和寡聚多模适配器P等进行了综述。我们概述了自2015年确定的水泡性口炎病毒（VSV）L蛋白的第一个结构以来对单反病毒聚合酶的结构分析，并重点介绍了单反病毒聚合酶的多个高分辨率低温电子显微镜（cryo EM）结构，即VSV、RABV、HRSV、人偏肺病毒（HMPV），以及近几个月（2019年至2020年）报告的人类副流感病毒（HPIV）。我们比较了按病毒家族划分的多聚酶的结构，阐明了这些聚合酶之间的异同，揭示了高度保守的单反病毒潜在的RNA合成机制和模型。最后，我们将讨论剩下的问题、进化的观点和未来的方向。
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  • 《施一研究组揭示新型冠状病毒的核心聚合酶复合物结构和生化特性》
    • 来源专题：中国科学院病毒学领域知识资源中心
    • 编译者：malili
    • 发布时间：2020-06-10
    • 与SARS-CoV相比，SARS-CoV-2具有更高的传播率和更低的致死率。大多数感染所导致的症状轻微，并且还有许多无症状感染病例。这些特性使SARS-CoV-2可以在人与人之间更迅速地传播，从而导致大流行。阐明SARS-CoV-2的感染和复制行为将为了解其独特的发病机理和宿主适应特性提供关键信息。 由于新病例的迅速增加，2019年冠状病毒病（COVID-19）很快引起了全球关注。目前人们认为新型冠状病毒的感染是从动物开始传播的，病原体为SARS-CoV-2。自2020年1月以来，该病毒已迅速传播到中国大部分地区和其他国家，形成全球大流行。截至目前（2020年6月1日），据约翰·霍普金斯大学发布的实时统计数据，全球累计新冠肺炎确诊病例超过630万例，死亡人数达37万。 SARS-CoV-2属于冠状病毒科（Coronaviridae），这是一组具有广泛宿主范围的正义RNA病毒。目前，已总共鉴定出七种感染人类的冠状病毒，其中SARS-CoV-2与2002-2003年出现的SARS-CoV在基因组序列上的相似性最高。两种病毒利用相同的宿主受体血管紧张素转换酶2（ACE2）进入细胞，并引起呼吸道症状，可能发展为严重的肺炎并导致死亡。 然而，与SARS-CoV相比，SARS-CoV-2具有更高的传播率和更低的致死率。大多数感染所导致的症状轻微，并且还有许多无症状感染病例。这些特性使SARS-CoV-2可以在人与人之间更迅速地传播，从而导致大流行。阐明SARS-CoV-2的感染和复制行为将为了解其独特的发病机理和宿主适应特性提供关键信息。 中国科学院微生物研究所施一研究组在Cell Reports在线发表题为“Structural and biochemical characterization of nsp12-nsp7-nsp8 core polymerase complex from COVID-19 virus”的研究论文，该研究描述了其核心聚合酶复合物的近原子分辨率结构，该复合物由nsp12催化亚基和nsp7-nsp8辅助因子组成。它的结构与SARS-CoV中相对应的结构高度类似，具有典型的RNA依赖的RNA聚合酶的保守基序，并暗示了辅助因子激活的机制。生化研究表明，与SARS-CoV病毒相比，SARS-CoV-2病毒核心聚合酶复合物的活性降低，单个亚基的热稳定性降低，提示其具有更好的人适应性特征。 冠状病毒的复制由其基因组中的开放阅读框1a（ORF1a）和ORF1ab编码的一组非结构蛋白（nsps）负责，这些蛋白最初翻译为多蛋白，然后进行蛋白水解、切割以及成熟。这些蛋白质组装成一个多亚基聚合酶复合体，以介导病毒基因组的转录和复制。其中，nsp12是具有RNA依赖的RNA聚合酶（RdRp）活性的催化亚基。虽然，nsp12本身能够以极低的效率进行聚合酶反应，而nsp7和nsp8辅助因子的存在会显著促进其聚合酶活性。因此，将nsp12-nsp7-nsp8亚复合体定义为介导冠状病毒RNA合成的最小核心组件。为了实现病毒基因组的完整转录和复制，还需要几个其他的nsp亚基组装成完整的转录复制复合体，其中包括nsp10，nsp13，nsp14和nsp16，但对于它们在RNA合成过程中是如何发挥具体功能的机制尚不清楚。 由于宿主的免疫选择，病毒的表面抗原蛋白易于发生“漂移”，与之相比，病毒聚合酶发生突变的概率较小，并且具有更高的进化稳定性，显示出作为高效抗病毒药物靶标的巨大前景。因此，了解SARS-CoV-2聚合酶复合物的结构和功能是开发新型治疗药物的必要前提。 在该研究中，研究人员描述了其核心聚合酶复合物的近原子分辨率结构，该复合物由nsp12催化亚基和nsp7-nsp8辅助因子组成。它的结构与SARS-CoV中相对应的结构高度类似，具有典型的RdRp保守基序，并暗示了辅助因子的激活机制。生化研究表明，与SARS-CoV病毒相比，SARS-CoV-2病毒核心聚合酶复合物的活性降低，单个亚基的热稳定性降低。 分子流行病学研究发现SARS-CoV和SARS-CoV-2可能都来源于蝙蝠。此前的流行病学动力学分析显示，SARS-CoV并没有完全适应果子狸和人这些宿主，而SARS-CoV-2却表现出在人群中高效的复制和传播，并且迄今为止还没找到中间动物宿主，提示这两种病毒在进化上存在较大差异。相关研究发现，人体体温要低于蝙蝠体温，在飞行时蝙蝠体温可高达40摄氏度以上。SARS-CoV-2病毒核心聚合酶复合物亚基的热稳定性降低，暗示SARS-CoV-2病毒经过长期进化，已经比SARS-CoV病毒具有更好的人适应性特征。 总之，该研究对SARS-CoV-2核心聚合酶复合物的结构和生化分析提高了我们对不同病毒RdRps合成RNA的机理的认识。此外，SARS-CoV-2和SARS-CoV聚合酶组分的不同生化特性为冠状病毒适应性进化提供了线索。 原文标题： Structural and biochemical characterization of nsp12-nsp7-nsp8 core polymerase complex from COVID-19 virus 原文链接：http://www.ebiotrade.com/newsf/2020-6/202065162708618.htm
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