寨卡病毒解旋酶移位机制的研究

An unprecedented epidemic of Zika virus (ZIKV) infection has been reported in South and Central America and the Caribbean. Neonatal microcephaly potentially associated with ZIKV infection has already caused a public health emergency of international concern. No specific vaccines or drugs are currently available to treat ZIKV infection. The ZIKV helicase, which plays a pivotal role in viral RNA replication, is an attractive target for therapy. However, the translocation mechanism of flavivirus helicase is still largely unknown. This project aims to study the translocation mechanism of ZIKV helicase through structural biology, together with virology and biochemistry, which can deepen understanding how the ZIKV helicase moves along the nucleic acid chains by hydrolyzing the NTPs. This study will provide basis for elucidating the unwinding mechanism of flavivirus helicases during viral replication, which can help develop new antiviral therapies.

近期在南美和拉丁美洲爆发了严重的寨卡疫情。寨卡病毒感染能够引起新生儿小头畸形，在国际范围内造成了严重的公共健康威胁。目前尚无针对寨卡病毒的特效药物和有效疫苗。寨卡病毒解旋酶在病毒RNA复制中起关键作用，是一个重要的药靶。解旋酶的“移位”是它发挥功能的关键步骤，然而目前科学界对寨卡病解旋酶的移位机制仍然知之甚少。本项目将利用结构生物学为主要研究手段，结合病毒学以及生物化学等多学科方法学，开展寨卡病毒解旋酶的移位机制的研究，旨在深入理解寨卡病毒解旋酶如何利用NTP水解产生的能量实现对双链核酸的解旋，并在核酸链上移动这一复制过程的关键事件的分子机制。阐明这一机理将为整个黄病毒属解旋酶在病毒复制增殖过程中的生物学功能提供理论依据，并有望为开发针对黄病毒属的靶向药物提供新的治疗途径。

寨卡病毒能够感染新生儿并引起小头畸形，在国际范围内造成了严重的公共健康威胁。目前尚无针对寨卡病毒的特效药物和有效疫苗。寨卡病毒解旋酶在病毒RNA复制中起关键作用，是一个重要的药靶。解旋酶的“移位”是它发挥功能的关键步骤，然而目前科学界对寨卡病毒解旋酶的移位机制仍然知之甚少。本项目主要完成解析了代表解旋酶不同水解状态的结构，包括寨卡病毒解旋酶与ADP-AlF3-Mn2+以及ADP-Mn2+的复合物结构，以及解旋酶同时结合天然底物ssRNA和ATP-Mn2+的三维结构，另外还解析了黄病毒家族中另一种解旋酶的蛋白结构。并利用定点突变，HPLC及酶学研究对寨卡病毒解旋酶水解ATP活性至关重要的残基进行验证，旨在深入理解解旋酶在ATP水解与RNA结合的能量转移机制。本项目在国际主流杂志发表论文3篇，为阐释解旋酶“移位”机制提供了新的思路，并有望为开发针对黄病毒属的靶向药物提供新的治疗途径。