周正洪教授团队阐明dsRNA病毒在宿主细胞内组装的的机理

接下来,研究人员又使用Cryo-EM在更高分辨率下解析了从感染细胞中纯化得到的病毒颗粒结构。从同一批感染细胞纯化得到的病毒中,除了上述在细胞原位已经看到的颗粒形态之外,还有一种介于pre-subcore和pre-core之间的“中间结构”,即subcore。

体外解析的pre-subcore结构引发了研究人员的关注。通过特定的冷冻电镜算法,在pre-subcore的单层衣壳内部能够解析出基因组RNA输入蛋白马达VP6的高分辨率三维结构。在五重对称轴周围(也就是病毒ssRNA基因组输入孔的周围),VP6蛋白与VP3衣壳结合,并以五个一组的方式围绕孔径一周。其中,CBD结构域(紫)负责与VP3结合,而RBD结构域(粉)和VP3蛋白一起,构成了基因组RNA输入的“静电通道”。

在纯化得到的混合蛋白样本中,研究人员还在冷冻电镜“挑颗粒”的过程中发现了一种结构奇怪的“四聚物”,它们由内层衣壳蛋白VP3组成。在这个VP3四聚体上也结合了VP6蛋白分子,但却只能看到其CBD结构域而完全看不到RNA接触结构域。这实际上意味着在不与RNA分子结合的情况下,VP6分子本身结构并不十分稳定。另外,在内部不含RNA的空壳病毒颗粒中,也无法解析出VP6分子的结构。在生化验证中,研究人员发现,在人工添加ssRNA片段或将通道接触面氨基酸突变为不带电氨基酸的情况下,衣壳成功组装的概率有所提升。这些说明RNA的确对衣壳组装的稳定性意义重大。

添加长达40nt的ssRNA后,人们发现VP3和VP6能够在体外组成一种“星形”的star-subcore,这一结构和其他一些同类病毒的组装前体颇为类似。与pre-subcore相比,二者具有相同的蛋白成分,但star在五重对称轴附近的结构更加“内陷”,整体内部空间更小。研究人员通过对结构的解析进一步发现,star-subcore实际上就是以之前解析出的VP3四聚体为单位组装而成的。

subcore颗粒的结构中可以看到subcore的衣壳蛋白相比之前进一步向外扩展,已经成了近乎圆球的形状。在VP3外扩进一步增加内部空间的同时,也介导了RNA聚合酶VP1蛋白结合在之前VP6所在的位置上,将VP6替代下来。在subcore颗粒的内部已经能够看到比较完整且分层排布的基因组RNA结构,提示此时从ssRNA到dsRNA的复制过程基本已经完成。

综上所述,周正洪教授团队在对dsRNA病毒的研究中,立足生物学关系推理,结合多项高精尖结构生物学技术,解析了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。这一模型解答了重要的生物学问题,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宝贵的科学依据。

生物制品微信群!

请注明:姓名+研究方向!

本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源和作者,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com),我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点,不代表本站立场。返回搜狐,查看更多