荣登Cell |饶子和/王权与合作者描绘新冠病毒RdRp-nsp7-nsp8转录复制机器在工作状态下的核心特征

发布者:冯明静发布时间:2020-08-13浏览次数:26

北京时间5月22日,上海科技大学免疫化学研究所课题组长/特聘教授饶子和院士、上科大免化所课题组长/生命科学与技术学院助理教授王权与中国科学院武汉病毒研究所研究员龚鹏合作,在《Cell》杂志发表了新型冠状病毒转录复制机器核心单元——RNA聚合酶及其辅助因子与RNA和抗病毒候选药物瑞德西韦复合体2.9 Å的三维结构,揭示了新型冠状病毒聚合酶复合体催化过程中“转位前”和“转位后”两个生理状态的构象特征。4月初早些时候(4月10日),饶子和院士和王权教授与清华大学娄智勇教授等联合在《Science》杂志率先发表了RNA聚合酶与辅助因子nsp7和nsp8复合体的基本结构形态。本次发表工作是饶子和院士领导团队对新型冠状病毒RNA聚合酶复合体前序工作的重要推进。


 

令人兴奋的是,在“转位后”复合体中,瑞德西韦的效应分子成功经历催化过程“混入”了产物RNA中,并且完成了向上游的转位。研究团队通过生化活性数据与结构结果相支撑,首次验证了瑞德西韦通过“混入”RNA产物并与上游产物RNA退出通道中关键氨基酸的位阻效应发挥迟滞RNA复制反应的“延迟终止(delayed chain-termination)”抑制机制。

 

非结构蛋白7(nsp7)和非结构蛋白8(nsp8)作为辅助因子参与形成RNA聚合酶(nsp12)为核心的复合体,但其生理角色一直扑朔迷离。既有的对SARS冠状病毒RNA聚合酶的活性研究表明,nsp7/nsp8对RNA聚合酶介导的RNA复制至关重要。本研究捕捉了反应进入稳定延伸阶段后,与nsp12单独直接结合的以及通过nsp7介导与nsp12结合的两个nsp8分子N端结构域的大幅构象变化。两个nsp8分子的N端交汇形成一个产物RNA向上游退出路径上的一个结构性平台,发挥潜在的稳定RNA转位和帮助其快速行进的作用。至此,非结构蛋白nsp7和nsp8作为RNA聚合酶辅助因子的生理意义和结构基础获得充分阐释。


此外,通过将法匹拉韦(Favipiravir,一种鸟嘌呤类似物)与反应中心+1位的鸟嘌呤相比较,对法匹拉韦可能的结合形态给出了合理的提示。


本研究首次精细描绘出了新型冠状病毒“RdRp-nsp7-nsp8”转录复制机器处在工作状态下的核心特征,展现了复合体辅助部件参与反应的分子机制和结构基础,并为瑞德西韦和法匹拉韦等候选药物的效应分子如何精确靶向抑制病毒RNA合成进而发挥药效活性提出了机制解释。最后,文章还通过与饶子和院士团队多年前对冠状病毒nsp7/nsp8十六聚体引物酶的研究相联系,提出了引物酶复合体向复制酶复合体过渡的转换模型,这为深入研究新型冠状病毒复制的分子机理奠定了重要的理论基础,并为开发靶向转录复制过程的抗新冠肺炎药物开辟了新途径。


 


原文链接:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30629-2#%20