中科院武汉病毒所曹晟团队使用CryoARM解析杆状病毒单链核酸结合蛋白组装机制

JEOL

2022.12.20

2022年12月07日，中国科学院武汉病毒研究所曹晟团队，在国际学术期刊Nucleic Acids Research发表题为Structural transitions during the cooperative assembly of baculovirus single-stranded DNA-binding protein on ssDNA的研究论文。该研究阐述了杆状病毒单链DNA结合蛋白（single -strand DNA binding proteins, SSBs）与单链DNA（single-strand DNA, ssDNA）互作，组装为螺旋SSB-ssDNA结构的分子机制。

单链DNA结合蛋白（single -strand DNA binding proteins, SSBs）在DNA复制、修复和重组中发挥重要作用。由于ssDNA上相邻SSB亚基间相互作用，SSB与ssDNA形成具有不同程度协同作用的丝状结构。目前研究最多的SSB模型，由于核蛋白复合物的固有柔性，要得到高分辨率SSB - ssDNA丝状结构信息仍面临挑战。本研究利用体外组装方法得到棉铃虫核多角体病毒SSB蛋白HaLEF-3与ssDNA的体外组装体，并使用JEOL冷冻电镜（JEM-Z300FSC）解析了其原子分辨率结构（图1）。结合无ssDNA的HaLEF-3晶体结构信息，该研究揭示由内部铰链弯曲运动诱导的HaLEF-3三维重排列对螺旋SSB-ssDNA复合物的形成至关重要，而相邻HaLEF-3亚基间的作用界面基本保持完整。并提出了一种局部协同作用的SSB-ssDNA结合模型，在该模型中，暴露于寡核苷酸触发HaLEF-3分子发生环状排列向螺旋排列的转变，沿ssDNA启动连续的SSB-SSB相互作用。HaLEF-3在ssDNA上的组装所揭示的独特结构特征表明，HaLEF-3可能代表了一种新的SSB。

图1 杆状病毒HaLEF-3与ssDNA复合物的原子结构模型

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中科院武汉病毒所曹晟团队使用CryoARM解析杆状病毒单链核酸结合蛋白组装机制

周锦帆