为了自我繁殖,病毒必须入侵宿主细胞并拷贝自己的遗传信息。埃博拉病毒和狂犬病毒是对人类最致命的两种病原体,它们属于同一类RNA病毒。这类病毒还包括马尔堡病毒、麻疹病毒、腮腺炎病毒、呼吸道合胞体病毒和水泡性口炎病毒(VSV)。VSV一般只在牲畜中引发疾病,是研究这类病毒的理想模型。
哈佛医学院的科学家们对VSV病毒进行深入研究,通过尖端技术揭示了病毒聚合酶L蛋白的高分辨率结构。这一成果发表在本期的Cell杂志上。
“我们现在对这些病毒的RNA合成机制有了更好的理解,”文章的资深作者Sean Whelan教授说。“如果你想要特异性阻断这些病毒的复制,获得蛋白L的结构是很有帮助的。”
这些RNA病毒在感染的时候,先将包裹在蛋白里的病毒RNA送入宿主细胞,然后由L蛋白负责病毒RNA的复制。L蛋白可以提供RNA合成所需的所有酶活,还能给RNA加帽防止它被细胞降解,确保病毒RNA翻译成蛋白质。不过人们一直不清楚L蛋白的具体结构。
了解病毒聚合酶的结构,就能以此为靶标设计新药。人们已经用这种方法开发了治疗HIV、疱疹和丙肝病毒的药物。不过,解析L蛋白的结构比较有挑战性。L蛋白中的“L”代表“大”,大蛋白往往难以表达和纯化,Whelan说。L蛋白也很灵活,许多功能性片段不容易进行分离。
五年前,Whelan等人曾用电镜分析过L蛋白的结构。不过那时的分辨率比较低,无法满足他们的需求。随着冷冻电镜技术的如飞猛进,Whelan等人决定再次进行尝试。
由于硬件设备和软件算法等方面的突破,冷冻电镜已经成为了X射线晶体衍射的有力竞争者,不仅在分辨率上能够与之匹敌,还适用于难以结晶的大分子。
研究人员通过冷冻电镜获得了前所未有的高分辨率数据,并以此为基础建立了L蛋白的三维模型,在原子水平上揭示了蛋白多肽链的细节。这项研究可以帮助人们进一步理解L蛋白在病毒中的具体作用,深入探索病毒的RNA合成机制。
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