先進(jìn)成像揭示埃博拉病毒主要結(jié)構(gòu)和其他RNA病毒
日期：2015-07-06 13:20:06
病毒需要我們。為了繁殖，病毒具有侵入宿主細(xì)胞并復(fù)制其遺傳信息。要做到這一點(diǎn)，編碼病毒自身的復(fù)制機(jī)制或顛覆主機(jī)的復(fù)制機(jī)制，他們的優(yōu)勢(shì)成分。
埃博拉病毒和狂犬病毒，兩種已知的人類最致命的病原體，屬于RNA順序的病毒共享復(fù)制與其宿主內(nèi)的基因組的共同戰(zhàn)略。其他親屬包括馬爾堡病毒，麻疹，腮腺炎，呼吸道合胞病毒和水泡性口炎病毒（VSV）。科學(xué)家研究VSV，這會(huì)導(dǎo)致牲畜急性發(fā)病，但通常不會(huì)導(dǎo)致疾病的人，作為一個(gè)模型病毒，對(duì)人體有害。
現(xiàn)在，哈佛醫(yī)學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，利用電子低溫顯微鏡（成像冰凍標(biāo)本，以減少電子輻射損傷），已首次揭示了在原子水平VSV蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。稱為聚合酶L蛋白，它是病毒復(fù)制所需的該組的RNA病毒。該研究結(jié)果發(fā)表在細(xì)胞。
“我們現(xiàn)在有一個(gè)更好的理解RNA的合成可用于這些病毒，”Sean Whelan，微生物學(xué)和免疫學(xué)的資深學(xué)者HMS教授說。“我認(rèn)為，如果你試圖開發(fā)病毒的具體目標(biāo)，以阻止這些病毒之一的復(fù)制，具有蛋白聚合酶將有助于結(jié)構(gòu)。”
科學(xué)家們已經(jīng)知道這些RNA病毒如何感染細(xì)胞。他們開始通過提供大量復(fù)雜的蛋白質(zhì)RNA，這是封閉在一個(gè)病毒RNA 蛋白質(zhì)外殼。的蛋白，其拷貝病毒RNA是聚合酶L蛋白，其進(jìn)行所有合成的RNA，然后添加帽結(jié)構(gòu)到其結(jié)束，以確保它不會(huì)被毀壞所需的酶活性的細(xì)胞，并確保它可以被翻譯成蛋白質(zhì)。
雖然研究人員已知的蛋白質(zhì)的病毒RNA的原子結(jié)構(gòu)，有上蛋白L的原子結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。
抗病毒藥物靶向聚合酶分子是基于在知道自己的結(jié)構(gòu)部分。這種方法已經(jīng)成功的防止艾滋病毒和皰疹和丙型肝炎病毒。但為類稱為nonsegmented負(fù)鏈RNA病毒的病毒，發(fā)現(xiàn)的聚合酶L蛋白的結(jié)構(gòu)已經(jīng)具有挑戰(zhàn)性。
較大的蛋白質(zhì)常常難以生產(chǎn)和純化，Whelan所述。蛋白L也很靈活，有許多功能片段是很難分離。該病毒進(jìn)化，使只有少量的這種蛋白質(zhì)。
五年前，使用其中的蛋白質(zhì)可視化染色陰性的存在電子顯微鏡的分辨率較低的形式，Whelan的團(tuán)隊(duì)能夠檢測(cè)低分辨率，看上去像三個(gè)球狀甜甜圈的結(jié)構(gòu)。這些是早期研究的信息，但該方法不能提供高分辨率的球隊(duì)最終所需的原子水平。
在電子低溫顯微鏡進(jìn)展鼓勵(lì)他們?cè)僭囈淮巍helan的實(shí)驗(yàn)室，擁有一批以Stephen Harrison,Giovanni Armenise為首的工作組 - 基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)的哈佛大學(xué)教授HMS和Harvard Professor醫(yī)學(xué)研究所（HHMI）研究員，能夠從給了他們太多的病毒樣本收集更高分辨率的數(shù)據(jù)。他們還能夠采集圖像對(duì)準(zhǔn)到一個(gè)三維聚合酶蛋白L的模型.
這些研究中獲得的密度圖，團(tuán)隊(duì)成員建立的VSV的L蛋白的多肽鏈的原子模型。解決這個(gè)難題是一個(gè)顯著的挑戰(zhàn)。
結(jié)果？一個(gè)原子級(jí)聚合酶蛋白L的結(jié)構(gòu)為的VSV的模式，這將形成解釋其他病毒的L蛋白中的順序。
“埃博拉蛋白質(zhì)看起來是一樣的，狂犬蛋白看起來也是一樣的，其他的L蛋白會(huì)看起來是一樣的，”Whelan說。“將會(huì)有一些細(xì)微的差別反映了氨基酸的確切性質(zhì)，但我們知道，他們功能和結(jié)構(gòu)是一樣的。”知道了結(jié)構(gòu)意味著科學(xué)家們可以探索如何合成RNA這些病毒。
“它開始以暗示方法，我們或許可以揭開，但沒有那么容易表達(dá)，如埃博拉病毒的L蛋白的其他蛋白，”Whelan說。“這并不意味著我們將立即擁有抑制劑，但是這是一個(gè)重要的步驟，我認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)這一長期目標(biāo)。”
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