深圳子科生物報道：清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院程凌鵬副研究員和湖南師范大學(xué)劉紅榮教授、中國科學(xué)院武漢病毒研究所方勤研究員等人合作發(fā)表了題為“Structure of RNA polymerase complex and genome within a dsRNA virus provides insights into the mechanisms of transcription and assembly”的研究論文。這一研究成果公布在PNAS雜志上。

草魚出血病毒雙層衣殼和內(nèi)部RNA聚合酶復(fù)合物及其核酸的結(jié)構(gòu)

這項研究完全利用在200kV中端冷凍電鏡上收集的圖像與程凌鵬和劉紅榮倆人此前提出的對稱失配三維圖像處理算法解析了呼腸孤病毒科草魚出血病毒近原子分辨的二十面體衣殼和內(nèi)部非二十面體對稱的聚合酶、輔助蛋白及病毒核酸結(jié)構(gòu)在內(nèi)的病毒完整結(jié)構(gòu)，闡述了病毒聚合酶及其復(fù)合物與核酸、衣殼蛋白之間復(fù)雜的相互作用及精細(xì)的結(jié)構(gòu)信息，研究了該病毒通過衣殼蛋白構(gòu)象變化來協(xié)調(diào)聚合酶的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄狀態(tài)切換的機(jī)制。

這項工作也是迄今為止所報道的用200kV電鏡獲得的尺度最大的生物大分子復(fù)合物的近原子分辨率結(jié)構(gòu)（由1500多份蛋白分子聚合成的超過直徑的顆粒，最好的區(qū)域結(jié)構(gòu)分辨率為）

病毒衣殼內(nèi)RNA聚合酶復(fù)合物的結(jié)構(gòu)

病毒三維結(jié)構(gòu)研究已有50多年，在之前的研究只聚焦在病毒外部二十面體對稱衣殼蛋白結(jié)構(gòu)，而其內(nèi)部核酸結(jié)構(gòu)通常被認(rèn)為是柔性無固定結(jié)構(gòu)。2015年，程凌鵬和合作者首次提出了冷凍電鏡對稱失配三維重構(gòu)方法，并用之在國際上首次解析了單層衣殼的雙鏈RNA基因組的呼腸孤病毒科病毒內(nèi)部基因組及相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)。相關(guān)的系列研究成果先后發(fā)表于Science、Biophysics Reports和Journal of Molecular Biology等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上（鏈接見文后）。其意義在于首次告訴人們病毒的二十面體衣殼內(nèi)部的基因組及相關(guān)的蛋白不是一直以來所認(rèn)為的無固定形狀的分布，而是呈某種規(guī)律排列這一學(xué)術(shù)觀點，并且首次給出了一種有效的結(jié)構(gòu)解析方法。

此次程凌鵬和合作者又在國際上首次解析了二十面體雙層衣殼的雙鏈RNA呼腸孤病毒內(nèi)部聚合酶復(fù)合物和核酸的三維結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步闡明雙鏈RNA病毒內(nèi)部結(jié)構(gòu)及病毒復(fù)制和轉(zhuǎn)錄機(jī)制提供了豐富的結(jié)構(gòu)信息。

這一系列的研究成果表明呼腸孤病毒科病毒的RNA聚合酶和基因組排列為一個不完整的二重三次對稱，其雙鏈RNA分層狀排列，相鄰的RNA平行排列。該系列研究成果否定了近二十年來占據(jù)雙鏈RNA病毒研究領(lǐng)域的“病毒衣殼內(nèi)的RNA基因組和聚合酶呈線軸狀排列”這一主流觀點，為闡明雙鏈RNA病毒的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的分子機(jī)制提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

程凌鵬和湖南師大劉紅榮，中科院武漢病毒所方勤三人為本文的通信作者，湖南師大研究生王勖榮、中科院武漢病毒所助理研究員張付賢博士為本文共同第一作者，清華大學(xué)研究生宿銳、楊濤高工和王佳偉副教授參與了本項研究工作，湖南師大研究生李小武和陳文沅，中科院武漢病毒所的陳清秀實驗師。該系列研究得到了科技部和國家自然科學(xué)基金委等項目資助。

原文標(biāo)題：

Structure of RNA polymerase complex and genome within a dsRNA virus provides insights into the mechanisms of transcription and assembly