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两篇Nature文章:四十年了解一个聚合酶的全部

2014/11/25 来源:生物通/叶予
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导读
欧洲分子生物学实验室(EMBL)的科学家们首次获得了流感病毒关键分子机器的完整结构。这一重要成果以两篇文章的形式发表在本期的Nature杂志上,可以帮助人们开发新药治疗严重感染和应对流感爆发。


欧洲分子生物学实验室(EMBL)的科学家们首次获得了流感病毒关键分子机器的完整结构。这一重要成果以两篇文章的形式发表在本期的Nature杂志上,可以帮助人们开发新药治疗严重感染和应对流感爆发。

流感病毒的聚合酶担负着两项至关重要的任务:拷贝病毒的遗传物质(病毒RNA)以便包装成新病毒感染其他细胞;读取遗传信息生成病毒的信使RNA,指导细胞合成病毒所需的蛋白。过去人们曾经解析了这种聚合酶的一些部件,但这些部件如何形成功能性整体,聚合酶如何以两种方式处理病毒RNA一直还是谜。

“流感病毒聚合酶是四十年前发现的,此前已经有数百篇文章探索它的工作机制。然而,直到现在获得了完整结构,我们才算是真正开始了解它,”领导这项研究的Stephen Cusack说。


Cusack及其同事使用X射线晶体学技术,在两种流感病毒中确定了完整聚合酶的原子结构。一种属于乙型流感病毒,会造成季节性流感但演化速度较慢,不具有大规模流行的危险。另一种是感染蝙蝠的甲型流感病毒,该病毒能影响人类、鸟类和其他动物,演化速度快有大规模流行的风险。

这项研究通过晶体结构向人们展示了,聚合酶如何特异性识别和结合病毒RNA,以及这种结合如何激活整个分子机器。研究显示,聚合酶的三个蛋白成分彼此缠绕。正因如此,根据个别部件来拼凑整个机器的工作机制是非常困难的。

研究人员发现,聚合酶的一部分可以大角度旋转,由此利用宿主RNA起始病毒蛋白的合成。研究显示,旋转部分可以引导宿主细胞的RNA片段进入聚合酶核心,触发病毒信使RNA的生产。

这项研究揭示了病毒关键分子机器中每个原子的精确位置,为相关药物开发提供了更多的潜在靶标。对于病毒来说聚合酶是相当基础的,不同流感病毒株的聚合酶非常类似,另外流感病毒的聚合酶与埃博拉等其他病毒也有许多共同点。

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