新冠病毒基因组结构与调控机制学术资讯

来源：病毒学界

新冠病毒属于RNA病毒冠状病毒属，目前大多数研究关注的是病毒蛋白的结构与功能，而对于RNA基因组元件的了解还很少。冠状病毒基因组RNA具有保守的5‘和3’非翻译区(UTR)，此外还具有程序性核糖体移码假结，能够实现ORF1通读，翻译出病毒多聚体蛋白。这些特殊的RNA结构在病毒生命周期中都发挥重要的作用。近日，耶鲁大学的研究者首次利用高通量结构探针技术SHAPE-MaP，在活细胞内揭示了新冠病毒基因组二级结构和功能基序，为分子机制研究和药物设计奠定了重要的基础。

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研究者首先利用NAI处理SARS-CoV-2基因组，进行测序分析和SHAPE结构预测。二级结构预测显示新冠病毒基因组5'端结构与其他冠状病毒高度相似。而3’区域变异性较大，在第一个茎环区域形成了延长的凸起茎环结构，而在第二个茎环区体内测定结构与晶体结构存在明显差异，在polyA位点附近还存在特殊的无规则结构。

图1：研究流程

研究者进一步分析了新冠病毒的程序性核糖体移码假结，发现新冠病毒具有与SARS明显不同的弱化子茎环结构，H型假结处也有一定差异，而7个核苷酸的不稳定序列则高度保守。程序性核糖体移码假结的SL2区域高度可变，能够在不同条件下形成多种长距离相互作用。

图2：新冠病毒基因组3'端结构

研究者对折叠有序的区段又作了分析，多数编码蛋白质结构域的RNA区段都是碱基配对区，同时形成了一系列局部茎环结构和较少的长距离相互作用。进一步发现蛋白质编码区域RNA结构在冠状病毒中高度保守，但新冠病毒的某些非结构蛋白具有特殊的不规则区域。折叠有序的蛋白质结构域编码区RNA构象稳定，存在药物靶位。为证实这些结构的功能，研究者利用LNA寡核苷酸技术，反义干扰病毒基因组RNA，结果表明蛋白质结构域编码区15、22在病毒生命周期中发挥关键作用，假结等特殊结构对于病毒增殖也起到重要作用。