近日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員熊曉犁團(tuán)隊(duì)與廣州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究員陳新文團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，研究揭示了正黏病毒科Thogoto病毒的RNA轉(zhuǎn)錄和復(fù)制機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于《自然-通訊》。

THOV 聚合酶在RNA合成過程中呈現(xiàn)不同的構(gòu)象。研究團(tuán)隊(duì)供圖

RNA的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制是RNA病毒生命周期中至關(guān)重要的步驟。然而，這些過程受到宿主細(xì)胞的嚴(yán)格監(jiān)控。Thogoto virus是正粘病毒家族中的一個(gè)重要的屬。其成員以多種蜱蟲為載體，有證據(jù)顯示該屬病毒能夠較為高效地跨種感染多種哺乳動(dòng)物。有研究表明，Thogoto virus屬最早發(fā)現(xiàn)的成員-Thogoto病毒（THOV）轉(zhuǎn)錄的mRNA雖然具有帽子結(jié)構(gòu)但缺少流感病毒中由帽子搶奪機(jī)制引入的10-14核苷酸長(zhǎng)的異源5’序列，這使得其RNA轉(zhuǎn)錄機(jī)制存在謎團(tuán)。

該研究中，通過單顆粒冷凍電鏡技術(shù)，研究人員捕獲了THOV聚合酶在RNA合成過程中的十個(gè)不同的構(gòu)象。這些結(jié)構(gòu)重現(xiàn)了THOV?RNA聚合酶在RNA轉(zhuǎn)錄和復(fù)制過程中的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)與多樣的構(gòu)象變化。重要的是，這些結(jié)構(gòu)顯示THOV聚合酶可以分別以有帽和無(wú)帽的二核苷酸引物啟動(dòng)RNA轉(zhuǎn)錄和復(fù)制。

結(jié)合THOV聚合酶的帽子結(jié)合和核酸內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域沒有活性的現(xiàn)象，研究發(fā)現(xiàn)提示，THOV聚合酶的帽子搶奪機(jī)制可能是非工作的，THOV可能利用細(xì)胞產(chǎn)生的有帽二核苷酸作為引物啟動(dòng)mRNA的轉(zhuǎn)錄合成。這些發(fā)現(xiàn)與流感病毒聚合酶帽子搶奪機(jī)制依賴的mRNA轉(zhuǎn)錄機(jī)制形成了鮮明對(duì)比。

正黏病毒聚合酶也需要合成無(wú)帽的RNA產(chǎn)物進(jìn)行病毒RNA基因組的復(fù)制。宿主因子酸性核蛋白-ANP32已被證明在流感病毒的RNA復(fù)制過程中介導(dǎo)聚合酶形成一種非對(duì)稱聚合酶二聚體，其中一個(gè)聚合酶用于合成產(chǎn)物RNA，而另一個(gè)聚合酶用于接收產(chǎn)物RNA。因此ANP32對(duì)流感的RNA復(fù)制過程至關(guān)重要。

該研究卻發(fā)現(xiàn)，THOV聚合酶僅進(jìn)行產(chǎn)物RNA合成便能誘導(dǎo)聚合酶構(gòu)象改變形成不對(duì)稱二聚體，不需任何宿主因子的介導(dǎo)。這也與流感病毒聚合酶的RNA合成機(jī)制形成鮮明對(duì)比。通過系列生化和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，研究人員確認(rèn)了與流感病毒不同，THOV聚合酶的RNA合成在人細(xì)胞中對(duì)宿主因子ANP32A/B/E的依賴性很弱，可能是其能夠較為高效地跨種感染多種哺乳動(dòng)物的原因之一。

該研究從結(jié)構(gòu)、生化和細(xì)胞活性層面，展示了THOV聚合酶在RNA合成和宿主因子利用方面相對(duì)于流感病毒的獨(dú)特性。其對(duì)宿主因子ANP32的弱依賴性一定程度地解釋了Thogotovirus屬較廣的感染譜，推進(jìn)了對(duì)流感病毒等正黏病毒跨種傳播分子機(jī)制的理解。

論文共同通訊作者熊曉犁表示，其研究擴(kuò)展了現(xiàn)有的主要從流感病毒研究中建立的正粘病毒RNA合成機(jī)制，有助于歸納這類重要病毒的RNA合成共性機(jī)制，為后續(xù)廣譜抗病毒藥物的開發(fā)提供信息。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-48848-3

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)