呼腸孤病毒的結構和功能研究

《呼腸孤病毒的結構和功能研究》是依託清華大學，由程凌鵬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：呼腸孤病毒的結構和功能研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：程凌鵬
• 項目類別：面上項目

項目摘要

呼腸孤病毒科是雙鏈RNA病毒的代表科，與人類健康和環境密切相關。解析呼腸孤病毒入侵細胞膜和病毒基因組複製等不同階段的病毒結構對研究雙鏈RNA病毒的致病機理以及雙鏈RNA病毒和細胞的相互作用機制有重要意義。本項目擬結合生物化學方法、冷凍電子顯微技術和計算機三維重構方法獲得呼腸孤病毒感染過程中的轉錄狀態和入侵細胞膜前的準備狀態的高解析度三維結構。通過將這些中間狀態的結構和已經獲得的完整呼腸孤病毒科病毒結構的原子模型相比較，研究呼腸孤病毒科病毒感染的中間過程中衣殼蛋白的動態變化，尤其是病毒感染所涉及的酶結構域的構象變化，從而為闡明呼腸孤病毒科病毒/雙鏈RNA病毒感染的分子機制提供結構基礎。

結題摘要

解析呼腸孤病毒基因組轉錄階段的病毒結構對研究雙鏈 RNA病毒轉錄的分子機制有重要意義。我們首次解析了處於轉錄過程中的雙鏈RNA病毒（呼腸孤病毒）的近原子解析度三維結構，為雙鏈RNA病毒mRNA的釋放通道的假說提供了有力的結構證據。我們也首次觀察到了該病毒的衣殼蛋白VP3上的兩個新生RNA加帽所需的甲基轉移酶（methyltransferase ）上的甲基供體腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl-L-methionine）的結構，定位了甲基轉移酶的活性位點。本項目資助下的另外一個突破是我們提出了一種從電鏡圖像中解析對稱失配的生物大分子複合物結構的新方法，並用該方法首次解析了呼腸孤病毒在轉錄和非轉錄兩種狀態下病毒內部RNA及其聚合酶複合物的三維結構，揭示了不同狀態下病毒內部RNA及其聚合酶相互作用的構象變化。該研究成果也改變了長期以來占據雙鏈RNA病毒研究領域十多年的“病毒衣殼內的RNA和聚合酶呈線軸狀排列”的主流觀點。該新三維重構方法也可以套用到解析類似於病毒的具有不同對稱性大分子複合物三維結構中去。在本項目資助下在Science，J Mol Biol和PNAS上各發表論文一篇。本項目負責人為三篇論文的通訊作者。