Cell:确定新冠病毒亚基因组结构,为病毒蛋白研究提供新支持
北京义翘神州 · 2020/04/15
近日,韩国的Kim博士研究团队,对用于翻译成病毒蛋白质的亚基因组RNA(sgRNA)进行分析,提供了SARS-CoV-2病毒的高分辨率图谱,对病毒所需各种蛋白质(S蛋白、N蛋白等)的合成机制深入研究,提出病毒入侵的模式。

SARS-CoV-2病毒引发的疫情已对全球经济造成了重大影响,死亡人数也已超10万。但是SARS-CoV-2以非常长的RNA(约30kb)携带“神秘”基因组,全世界似乎迷失了方向,难以发现这种新型冠状病毒的结构组成。

近日,韩国的Kim博士研究团队,对用于翻译成病毒蛋白质的亚基因组RNA(sgRNA)进行分析,提供了SARS-CoV-2病毒的高分辨率图谱,对病毒所需各种蛋白质(S蛋白、N蛋白等)的合成机制深入研究,提出病毒入侵的模式。研究结果发布在顶级期刊Cell上。

SARS-CoV-2的刺突蛋白S与宿主细胞表面受体ACE2结合,进入细胞,然后就像回家进屋脱去外衣一样,病毒会去掉外膜,使病毒基因RNA暴露在细胞质中。开放阅读框的ORF1a和ORF1b RNA通过基因组RNA合成,再接着分别翻译合成pp1a和pp1ab蛋白。这两种蛋白会被蛋白酶裂解,形成16个非结构蛋白。

非结构蛋白会形成复制-转录复合物,使用正链基因组RNA为模板进行复制,然后形成新的病毒粒子基因组。通过转录翻译合成结构蛋白(S蛋白、E外膜蛋白、M膜蛋白、N核衣壳蛋白)。S蛋白、E蛋白、M蛋白进入内质网,N蛋白与正链基因组RNA结合形成核蛋白复合物。在高尔基体内完成病毒颗粒的组装,然后通过高尔基体和囊泡释放新生成的病毒到细胞外,进而感染别的细胞。


已知新冠病毒由ORF1a、ORF1b、ORFS、ORFE、ORFM、ORFN、ORF3a、ORF6、ORF7a、ORF7b、ORF8和ORF10等10个亚基因组组成,但本研究确定了9个亚基因组的开封阅读框,剩余一个ORF10可能不表达。研究还发现几十种未知的亚基因组RNA,说明新冠病毒RNA存在多种未知的化学修饰,推测可能有利于其躲避宿主细胞的攻击。

Kim博士认为,对病毒亚基因组和ORF进行清晰从研究,有利于研究病毒蛋白的功能、复制机制及致病性相关宿主细胞-病毒的相互作用,可能会发现抗SARS-CoV-2病毒的潜在途径。研究新发现的化学修饰有助于解释新冠病毒的生命周期,可以更有效的战疫。

蛋白研究是整个新冠病毒研究的核心。科学家为了在体外获得无传染性、安全性高的新冠病毒蛋白,已经构建了大肠杆菌、哺乳细胞、杆状病毒-昆虫细胞等多种表达体系,但是哪种体系表达的蛋白更适合用于病毒研究呢?为此,4月16日19:00我们特别邀请毕业于美国俄亥俄大学的陈宇宁博士,进行一场免费的在线课堂,将会对病毒蛋白的特征进行详细讲解,并结合SARS-CoV-2病毒S蛋白表达实例,对病毒蛋白的体外表达进行系统分析。内容纯干货,扫描下方的二维码即可进行报名。


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陈宇宁博士个人简介:毕业于美国俄亥俄大学并曾于美国宾夕法尼亚州立大学任博士后研究员,主攻蛋白质生化和生物物理学。在北京义翘神州科技有限公司主要负责重组蛋白的设计和表达等相关工作,在蛋白及抗体的表达、功能性改造等方面具有丰富的经验,可根据客户的需求选择最适合的表达体系和纯化方案,提供高质量的重组蛋白试剂。

【参考文献】

1. The architecture of SARS-CoV-2 transcriptome

2. New coronavirus (SARS-CoV-2) mapped out

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