近年來，由h5n1亞型禽流感病毒引起的疫情廣泛傳播對人類的健康造成全球性的重大威脅。由于病毒的不斷變異，開發(fā)新型抗流感藥物成為各國極為迫切的重大課題。其中，揭示與流感病毒密切相關(guān)的蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)不僅對揭示流感病毒復(fù)制機(jī)制具有重要科學(xué)意義，而且對開發(fā)抗流感病毒藥物具有重要價值。最近，由中科院生物物理研究所劉迎芳研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究組和饒子和院士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在這一領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，他們在國際上率先揭示了流感病毒聚合酶關(guān)鍵部分pa亞基與pb1多肽復(fù)合體的精細(xì)三維結(jié)構(gòu)。
流感a病毒聚合酶由三種蛋白組成——pa、pb1和pb2，是轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的關(guān)鍵?，F(xiàn)在，兩個小組報告了禽流感病毒h5n1 pa 的c-端區(qū)域在與pb1的pa結(jié)合區(qū)域所形成的復(fù)合物中的晶體結(jié)構(gòu)。這項結(jié)構(gòu)研究對于新型抗病毒藥物的設(shè)計可能會有用。
流感病毒基因組含有8個rna片段，已知可以編碼11種病毒蛋白質(zhì)。其中，由pa,pb1和pb23個亞基組成的聚合酶復(fù)合體是負(fù)責(zé)病毒基因組rna復(fù)制以及病毒mrna轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵組分，同時由于它的高度保守性、低突變率，成為抗流感病毒藥物設(shè)計的重要靶點。多年來的研究認(rèn)為，pb1是病毒rna聚合酶的催化亞基，負(fù)責(zé)病毒rna的復(fù)制以及轉(zhuǎn)錄；pb2是負(fù)責(zé)以一種稱為“snatch”的方式奪取宿主mrna的cap帽子結(jié)構(gòu)用于病毒mrna轉(zhuǎn)錄。而pa亞基不但參與病毒復(fù)制過程，而且還參與病毒rna轉(zhuǎn)錄、內(nèi)切核酸酶活性、具有蛋白酶活性以及參與病毒粒子組裝等多種病毒活動過程，因而在整個聚合酶復(fù)合體的研究中顯得格外重要。在經(jīng)過晶體生長條件篩選、晶體質(zhì)量優(yōu)化、高分辨率數(shù)據(jù)收集、相位解析、電子密度圖解釋以及結(jié)構(gòu)修正等難關(guān)，他們利用全新的思路，解析了pa與pb1氨基端多肽蛋白復(fù)合體的2.9埃分辨率晶體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)清晰顯示了pa與pb1多肽相互作用模式，發(fā)現(xiàn)該作用位點的氨基酸殘基在流感病毒中高度保守，這為廣譜抗流感(包括人流感和禽流感)藥物研究提供了一個理想的靶蛋白。同時，根據(jù)該復(fù)合體結(jié)構(gòu)以及已知的一些蛋白突變體研究結(jié)果，推測了pa亞基在聚合酶中作用，為進(jìn)一步功能研究提供了分子基礎(chǔ)。這一復(fù)合體結(jié)構(gòu)的揭示，對揭示流感病毒聚合酶作用機(jī)制以及開展針對流感病毒藥物設(shè)計工作都具有十分重要意義。
聚合酶又稱dna聚合酶。系專司生物催化合成脫氧核糖核酸(dna)和核糖核酸(rna)的一類酶的統(tǒng)稱。
可分為以下幾個類群:(1)依賴dna的dna聚合酶；(2)依賴rna的dna聚合酶；(3)依賴dna的rna聚合酶；(4)依賴rna的rna聚合酶。前兩者是dna聚合酶，它使dna復(fù)制鏈按模板順序延長。如在原核生物中僅就大腸桿菌中已被發(fā)現(xiàn)的就有三種(分別簡稱為p01ⅰ，p01ⅱ和p01ⅲ等)；dna聚合酶只能在有引物的基礎(chǔ)上，即在dna或rna引物的3′-oh延伸，這dna的合成方向記為5′→3′。換言之dna聚合酶催化反應(yīng)除底物(αntp)外，還需要mg2+、模板dna和引物，迄今細(xì)胞內(nèi)尚無發(fā)現(xiàn)可從單體起始dna的合成。同樣，上述(3)和(4)是催化rna生物合成反應(yīng)中最主要的rna合成酶，它們以四種三磷酸核糖核苷(ntp)為底物，并需有dna模板以及mn2+及mg2+的存在下，在前一個核苷酸3′-oh與下一個核苷酸的5′-p聚合形成3′，5′-磷酸二酯鍵，其新生鏈的方向也是5′→3′。rna聚合酶也大量存在于原核和真核生物的細(xì)胞中。如大腸桿菌rna聚合酶分子量4.8×105，由5條多肽鏈組成，分別命名為α，α，β，β′，和γ，全酶可用α2ββ′λ表示。真核生物rna聚合酶分子大于5×105，由10～12個大小不等亞基組成。聚合酶除作為自然界生命活動中不可缺少的組分外，在實驗室中大多用作生命科學(xué)研究的工具酶類之一。(實習(xí)編輯:張曉雪)
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