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缺乏对SARS-CoV-2感染的详细了解一直在阻碍年冠状病毒疾病(COVID-19)的治疗方法的开发。
年4月9日,来自国家生物医学分析中心李涛、张学敏和周涛等研究团队在NatureCommunications上在线发表了题为“GCGinhibitsSARS-CoV-2replicationbydisruptingtheliquidphasecondensationofitsnucleocapsidprotein”的研究论文,该研究揭示RNA触发了SARS-CoV-2核衣壳蛋白N的液-液相分离(LLPS),研究人员通过分析SARS-CoV-2的所有29种蛋白,发现只有N被预测为LLPS蛋白质,并且进一步确认了SARS-CoV-2感染期间N的LLPS。
在GISAID数据库中的SARS-CoV-2的,个基因组变体中,确定了?37%(36,)的基因组在N的编码序列中包含特定的三核苷酸多态性(GGG-to-AAC),这导致氨基酸RK/GR取代。有趣的是,NRK/GR表现出更高的经历LLPS的倾向和对IFN抑制的更大影响。通过筛选已知干扰其他病毒中N-RNA结合的化学物质,我们发现没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)(一种来自绿茶的多酚)破坏N的LLPS并抑制SARS-CoV-2复制。因此,该研究表明靶向N-RNA与GCG缩合可能是COVID-19的潜在治疗方法。自21世纪以来,人类冠状病毒已引起两种流行病,即严重急性呼吸道综合症(SARS)和中东呼吸综合症(MERS)。最近确定的冠状病毒属的新成员SARS-CoV-2导致了COVID-19大流行的爆发,全世界正在遭受这种大流行的困扰。
SARS-CoV-2与SARS-CoV具有约80%的序列相似性,并通过相同的受体血管紧张素转化酶2(ACE2)进入宿主细胞。作为一种高度传染性病毒,SARS-CoV-2在世界范围内迅速传播,并引发了全球健康危机。截至年12月1日,已确认超过万人受到感染,并报告了万人死亡。
为了遏制SARS-CoV-2在全球的快速传播,已经做出了巨大的努力以寻找有效的COVID-19治疗方法。因此,迫切需要详细了解SARS-CoV-2生命周期中的分子事件和潜在机制,包括病毒复制和组装。
SARS-CoV-2是一种有包膜的正义RNA病毒,包含约30,个核苷酸(nt)的非分段单链RNA基因组。SARS-CoV-2全长基因组序列的确定可以分析编码的蛋白。目前预测了29种蛋白质,包括4种结构蛋白质,刺突(S),膜(M),包膜(E)和核衣壳(N)。
N蛋白是冠状病毒中高度保守的因子,例如,氨基酸序列在SARS-CoV-2和SARS-CoV之间具有?90%的同源性。NSARS-CoV-2与SARS-CoV的N蛋白相似,是一个46kDa蛋白,具有两个域,即NH2端RNA结合结构域(NTD)和COOH端二聚结构域(CTD)。冠状病毒的先前研究表明,N蛋白是一种RNA结合因子,在病毒基因组包装和病毒体组装中起关键作用。
发现许多RNA结合蛋白,特别是那些具有高比例的固有无序区(IDR)的蛋白,都参与了液-液相分离(LLPS)过程。蛋白质LLPS是一种物理化学事件,最近已成为将大分子(例如蛋白质和核酸)组织到无膜细胞器中的关键机制。这些无膜的细胞隔室通过LLPS动态组装,赋予细胞重要的能力,以响应许多压力启动细胞的生物学功能或反应。
在RNA病毒感染后,LLPS介导了应激颗粒(SGs)和P体(PBs)的形成,它们通过抑制病毒mRNA的翻译并促进RNA的衰变而对抗病毒免疫至关重要。有趣的是,LLPS也被认为在病毒装配中至关重要,包括呼吸道合胞病毒(RSV),麻疹病毒(MeV)和水疱性口炎病毒(VSV)。冠状病毒复制过程中的关键步骤是N蛋白与病毒基因组RNA的缔合以及随后的缩合,形成更高级别的RNA蛋白复合物,从而启动了病毒体的组装。
总之,该研究通过揭示RNA触发的N蛋白的LLPS,已经能够找到天然化学物质GCG,可以破坏N蛋白的LLPS并抑制SARS-CoV-2的复制。该发现不仅提供了SARS-CoV-2感染的分子细节,而且还提出了GCG作为开发可治疗COVID-19的药物的先导化合物。
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