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Science发现RNA全新结构,可抵抗酶降解

2014.4.21

  美国科罗拉多大学医学院的研究人员在黄病毒(flavivirus)中发现了一种全新的RNA结构,该结构允许RNA抵抗宿主核酸外切酶的降解。这一发现可以帮助人们开发治疗药物或疫苗,对抗那些致病性的黄病毒,例如登革热病毒、西尼罗病毒、黄热病病毒和乙型脑炎病毒等等。

  据介绍,世界上约有40%的人面临着被携带登革热病毒的蚊子叮咬的风险,有超过一亿人受到了这种病毒的感染。许多患者会感到头疼、疼痛和发烧,也有一些患者会出现威胁生命的症状,其体内的小血管开始渗漏。由于致病性黄病毒(例如西尼罗病毒)能够在世界范围内快速传播,这类病毒一直被认为是一种危险的病原体。

  现在,副教授Jeffrey S. Kieft及其同事分别在eLife和Science杂志上发表文章,解析了黄病毒生成独特RNA进而引发疾病的具体过程。

  登革热病毒和其他亲缘较近的病毒(例如西尼罗病毒和乙型脑炎病毒)都拥有单链RNA基因组,它们能够接管受到感染的宿主细胞并进行增殖。发表在eLife杂志上的文章显示,这些病毒会在感染过程中形成特殊的sfRNA(short flaviviral RNA),帮助自己躲避宿主的免疫系统,从而引发相关疾病。

  研究人员发现,宿主细胞的核酸外切酶Xrn1无法完全降解病毒RNA,结果就形成了上述sfRNA。他们对这种RNA进行结构分析,发现sfRNA具有五个独立的折叠结构,其中两个与它们抵抗降解的能力有关。研究显示,干扰这些折叠会减少sfRNA的形成,这说明RNA结构与sfRNA生成有着直接的关联。

  究竟是什么阻止了宿主酶对病毒RNA的完全降解呢?为了解决这一问题,研究人员利用X射线晶体衍射,揭示了抗性RNA的结构基础,并将研究结果发表在本期的Science杂志上。他们发现,sfRNA 的Xrn1抗性片段上,折叠出了一种全新的假结结构(pseudoknot)。宿主Xrn1在遇到这种结构时无法将其解开,也就无法行使正常功能。

  这是人们首次观察到这样的RNA结构,它的独特性使其能够成为新药开发的良好靶标。研究人员指出,形成假结的RNA出现在许多不同类型的黄病毒中,理解它们对降解的抵抗机制,可以帮助人们开发相应的治疗药物或疫苗。

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