為了自我繁殖,病毒必須入侵宿主細胞并拷貝自己的遺傳信息。埃博拉病毒和狂犬病毒是對人類最致命的兩種病原體,它們屬于同一類RNA病毒。這類病毒還包括馬爾堡病毒、麻疹病毒、腮腺炎病毒、呼吸道合胞體病毒和水泡性口炎病毒(VSV)。VSV一般只在牲畜中引發疾病,是研究這類病毒的理想模型。
哈佛醫學院的科學家們對VSV病毒進行深入研究,通過尖端技術揭示了病毒聚合酶L蛋白的高分辨率結構。這一成果發表在本期的Cell雜志上。
“我們現在對這些病毒的RNA合成機制有了更好的理解,”文章的資深作者Sean Whelan教授說。“如果你想要特異性阻斷這些病毒的復制,獲得蛋白L的結構是很有幫助的。”
這些RNA病毒在感染的時候,先將包裹在蛋白里的病毒RNA送入宿主細胞,然后由L蛋白負責病毒RNA的復制。L蛋白可以提供RNA合成所需的所有酶活,還能給RNA加帽防止它被細胞降解,確保病毒RNA翻譯成蛋白質。不過人們一直不清楚L蛋白的具體結構。
了解病毒聚合酶的結構,就能以此為靶標設計新藥。人們已經用這種方法開發了治療HIV、皰疹和丙肝病毒的藥物。不過,解析L蛋白的結構比較有挑戰性。L蛋白中的“L”代表“大”,大蛋白往往難以表達和純化,Whelan說。L蛋白也很靈活,許多功能性片段不容易進行分離。
五年前,Whelan等人曾用電鏡分析過L蛋白的結構。不過那時的分辨率比較低,無法滿足他們的需求。隨著冷凍電鏡技術的如飛猛進,Whelan等人決定再次進行嘗試。
由于硬件設備和軟件算法等方面的突破,冷凍電鏡已經成為了X射線晶體衍射的有力競爭者,不僅在分辨率上能夠與之匹敵,還適用于難以結晶的大分子。
研究人員通過冷凍電鏡獲得了前所未有的高分辨率數據,并以此為基礎建立了L蛋白的三維模型,在原子水平上揭示了蛋白多肽鏈的細節。這項研究可以幫助人們進一步理解L蛋白在病毒中的具體作用,深入探索病毒的RNA合成機制。
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