Science：从结构上揭示新冠病毒蛋白Nsp1关闭宿主蛋白合成机制
来源：本站原创 2020-07-22 12:57
2020年7月22日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自德国慕尼黑大学和乌尔姆大学医学中心的研究人员确定了大流行性冠状病毒SARS-CoV-2如何抑制受感染细胞中的蛋白合成，并且发现它有效地解除了人体先天免疫系统的武装。相关研究结果于2020年7月17日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Structural basis for tra
2020年7月22日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自德国慕尼黑大学和乌尔姆大学医学中心的研究人员确定了大流行性冠状病毒SARS-CoV-2如何抑制受感染细胞中的蛋白合成，并且发现它有效地解除了人体先天免疫系统的武装。相关研究结果于2020年7月17日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Structural basis for translational shutdown and immune evasion by the Nsp1 protein of SARS-CoV-2”。
新型冠状病毒SARS-CoV-2所编码的非结构蛋白1（Nsp1）对宿主细胞具有破坏性的作用。事实上，Nsp1是这种病毒用来确保自身在人类宿主中复制和传播的核心武器之一。近20年前，与SARS-CoV-2存在亲缘关系的SARS-CoV冠状病毒疫情爆发后，Nsp1就已被确认为一种致病因子，在当时它被发现能抑制受感染细胞的蛋白合成。如今，在这项新的研究中，这些研究人员发现了是什么让Nsp1如此强效。在这篇论文中，他们详细描述了这种蛋白的作用模式。
在所有生物细胞中，合成蛋白的任务是由称为核糖体的复杂分子机器来完成的。核糖体与作为蛋白合成蓝图的信使RNA（mRNA）相互作用，并将每个mRNA的核苷酸序列转化为相应蛋白的氨基酸序列。这种氨基酸序列又决定了每一个蛋白的形状和生物功能。核糖体由两个不同的亚基组成，Nsp1与较小的40S亚基结合。在这个较小的亚基与60S亚基相互作用形成空腔之前，mRNA最初与这个较小的亚基结合，然后从所形成的的空腔中穿过。
这项新的研究发现Nsp1蛋白的一端与40S亚基相互作用的方式阻止了mRNA的结合。论文共同通讯作者、慕尼黑大学基因中心的Roland Beckmann教授和他的同事们借助高分辨率的低温电子显微镜，从三维细节上展示了Nsp1如何与这个较小的核糖体亚基中的一个特定口袋紧密结合，并抑制功能性核糖体的形成。进一步的实验显示，Nsp1还可以与完全组装的核糖体的特定构象状态相互作用。
此外，论文共同通讯作者、乌尔姆大学医院的Konstantin Sparrer及其研究团队还能够证实蛋白合成的关闭导致人体对病毒的主要防线之一几乎完全崩溃。Nsp1通过抑制一个重要的信号转导级联反应，使得先天免疫反应失活。这些研究人员希望，所获得的新见解将有可能让人们找到中和这种新型冠状病毒的方法，从而减轻它引起的呼吸道疾病的严重性。他们说，一种潜在的方法是开发能够遮盖这种病毒蛋白结合位点的分子。这应该是可行的，这是因为Nsp1结合口袋本身似乎在核糖体功能中并不具有重要作用。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Matthias Thoms et al. Structural basis for translational shutdown and immune evasion by the Nsp1 protein of SARS-CoV-2. Science, 2020, doi:10.1126/science.abc8665.
2.COVID-19: Viral shutdown of protein synthesis method found
https://phys.org/news/2020-07-covid-viral-shutdown-protein-synthesis.html
图片来自Pixabay/CC0 Public Domain。
新型冠状病毒SARS-CoV-2所编码的非结构蛋白1（Nsp1）对宿主细胞具有破坏性的作用。事实上，Nsp1是这种病毒用来确保自身在人类宿主中复制和传播的核心武器之一。近20年前，与SARS-CoV-2存在亲缘关系的SARS-CoV冠状病毒疫情爆发后，Nsp1就已被确认为一种致病因子，在当时它被发现能抑制受感染细胞的蛋白合成。如今，在这项新的研究中，这些研究人员发现了是什么让Nsp1如此强效。在这篇论文中，他们详细描述了这种蛋白的作用模式。
在所有生物细胞中，合成蛋白的任务是由称为核糖体的复杂分子机器来完成的。核糖体与作为蛋白合成蓝图的信使RNA（mRNA）相互作用，并将每个mRNA的核苷酸序列转化为相应蛋白的氨基酸序列。这种氨基酸序列又决定了每一个蛋白的形状和生物功能。核糖体由两个不同的亚基组成，Nsp1与较小的40S亚基结合。在这个较小的亚基与60S亚基相互作用形成空腔之前，mRNA最初与这个较小的亚基结合，然后从所形成的的空腔中穿过。
这项新的研究发现Nsp1蛋白的一端与40S亚基相互作用的方式阻止了mRNA的结合。论文共同通讯作者、慕尼黑大学基因中心的Roland Beckmann教授和他的同事们借助高分辨率的低温电子显微镜，从三维细节上展示了Nsp1如何与这个较小的核糖体亚基中的一个特定口袋紧密结合，并抑制功能性核糖体的形成。进一步的实验显示，Nsp1还可以与完全组装的核糖体的特定构象状态相互作用。
此外，论文共同通讯作者、乌尔姆大学医院的Konstantin Sparrer及其研究团队还能够证实蛋白合成的关闭导致人体对病毒的主要防线之一几乎完全崩溃。Nsp1通过抑制一个重要的信号转导级联反应，使得先天免疫反应失活。这些研究人员希望，所获得的新见解将有可能让人们找到中和这种新型冠状病毒的方法，从而减轻它引起的呼吸道疾病的严重性。他们说，一种潜在的方法是开发能够遮盖这种病毒蛋白结合位点的分子。这应该是可行的，这是因为Nsp1结合口袋本身似乎在核糖体功能中并不具有重要作用。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Matthias Thoms et al. Structural basis for translational shutdown and immune evasion by the Nsp1 protein of SARS-CoV-2. Science, 2020, doi:10.1126/science.abc8665.
2.COVID-19: Viral shutdown of protein synthesis method found
https://phys.org/news/2020-07-covid-viral-shutdown-protein-synthesis.html
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