Science子刊：轮状病毒VP3蛋白是一种独特的加帽器
来源：本站原创 2020-05-08 11:54
2020年5月8日讯 /生物谷BIOON /——经过30多年的研究，轮状病毒的VP3蛋白终于向贝勒医学院的科学家们展示了它独特的结构和功能。研究人员发现，VP3由4个分子模块组成，它们独特地整合了5种酶的活动，而这5种酶的活动对于信使RNA (mRNA)加帽所必需的。信使RNA是合成病毒蛋白和逃避宿主免疫反应所必需的过程。研究人员在《科学进展》(Science
2020年5月8日讯 /生物谷BIOON /——经过30多年的研究，轮状病毒的VP3蛋白终于向贝勒医学院的科学家们展示了它独特的结构和功能。研究人员发现，VP3由4个分子模块组成，它们独特地整合了5种酶的活动，而这5种酶的活动对于信使RNA (mRNA)加帽所必需的。信使RNA是合成病毒蛋白和逃避宿主免疫反应所必需的过程。
研究人员在《科学进展》(Science Advances)杂志上发表的报告称，除了两种已知的酶活性外，VP3还表现出另外两种意料之外的活性，这两种活性加在一起，使这台加帽机能够实现病毒复制所必需的一种功能。这些发现为设计抗病毒药物以对抗轮状病毒感染提供了机会。轮状病毒感染是全世界儿童腹泻的最常见原因，每年导致约20万人死亡。
图片来源：CDC Bryon Skinner
"病毒无法自行复制。它们接管了被感染细胞产生病毒粒子的机制，"贝勒大学分子病毒学和微生物学教授、Verna和Marrs McLean生物化学和分子生物学系主任兼Alvin Romansky教授B. V. Venkataram Prasad博士说道。
病毒用来劫持它们入侵的细胞的策略之一涉及到加帽或准备病毒的mRNA，以便模仿宿主细胞的盖住的mRNA。mRNA的加帽是参与合成蛋白质的细胞机制的重要步骤。模仿细胞的封盖使病毒能够接管宿主的机制来产生病毒蛋白。
有几种病毒使用这种策略，但方式不同。在轮状病毒的病例中，已知病毒蛋白VP3参与了加帽，但30多年来确定VP3的结构并了解其如何进行mRNA加帽一直是一项挑战。
轮状病毒VP3蛋白是一种独特的加帽机
Prasad实验室的博士后研究员、第一作者Dr. Dilip Kumar说："结合低温电子显微镜、x射线晶体学和生化分析，我们发现VP3具有有效抑制轮状病毒mRNA所需的所有酶活性。我们还发现，与许多酶活性各有不同的病毒不同，轮状病毒将所有的酶活性作为模块整合到一个蛋白质VP3中。"
"轮状病毒与其他大多数病毒的不同之处在于，它是在细胞内的病毒衣壳(病毒的蛋白质外壳)的狭小空间内进行的。一旦加帽完成，病毒mRNA通过通道从衣壳中出来，进入细胞的细胞质，在那里它参与蛋白质制造机制来产生病毒蛋白。
Kumar说："解开这个谜题非常令人兴奋。我们能够分离出VP3及其模块，并证明它们可以自组装成一个稳定的分子，能够同时封住至少两种mRNA，从而使这一过程更有效率。"
下一步
了解VP3的结构及其工作原理为设计抗病毒药物预防或治疗轮状病毒感染提供了机会。此外，它使进一步研究VP3在轮状病毒复制中的作用以及它如何干扰宿主的免疫反应成为可能。Prasad说："近30年来，我的实验室和Estes博士一直在合作解开轮状病毒的复杂结构，更好地了解它是如何工作的。确定VP3的结构和功能是一个重要的里程碑，它为我们继续合作打开了新的大门。"（生物谷Bioon.com）
参考资料：
Dilip Kumar et al. 2.7 ？ cryo-EM structure of rotavirus core protein VP3， a unique capping machine with a helicase activity， Science Advances (2020). DOI： 10.1126/sciadv.aay6410
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