呼肠孤病毒的结构和功能研究

呼肠孤病毒科是双链RNA病毒的代表科，与人类健康和环境密切相关。解析呼肠孤病毒入侵细胞膜和病毒基因组复制等不同阶段的病毒结构对研究双链RNA病毒的致病机理以及双链RNA病毒和细胞的相互作用机制有重要意义。本项目拟结合生物化学方法、冷冻电子显微技术和计算机三维重构方法获得呼肠孤病毒感染过程中的转录状态和入侵细胞膜前的准备状态的高分辨率三维结构。通过将这些中间状态的结构和已经获得的完整呼肠孤病毒科病毒结构的原子模型相比较，研究呼肠孤病毒科病毒感染的中间过程中衣壳蛋白的动态变化，尤其是病毒感染所涉及的酶结构域的构象变化，从而为阐明呼肠孤病毒科病毒/双链RNA病毒感染的分子机制提供结构基础。

解析呼肠孤病毒基因组转录阶段的病毒结构对研究双链 RNA病毒转录的分子机制有重要意义。我们首次解析了处于转录过程中的双链RNA病毒（呼肠孤病毒）的近原子分辨率三维结构，为双链RNA病毒mRNA的释放通道的假说提供了有力的结构证据。我们也首次观察到了该病毒的衣壳蛋白VP3上的两个新生RNA加帽所需的甲基转移酶（methyltransferase ）上的甲基供体腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl-L-methionine）的结构，定位了甲基转移酶的活性位点。本项目资助下的另外一个突破是我们提出了一种从电镜图像中解析对称失配的生物大分子复合物结构的新方法，并用该方法首次解析了呼肠孤病毒在转录和非转录两种状态下病毒内部RNA及其聚合酶复合物的三维结构，揭示了不同状态下病毒内部RNA及其聚合酶相互作用的构象变化。该研究成果也改变了长期以来占据双链RNA病毒研究领域十多年的“病毒衣壳内的RNA和聚合酶呈线轴状排列”的主流观点。该新三维重构方法也可以应用到解析类似于病毒的具有不同对称性大分子复合物三维结构中去。在本项目资助下在Science，J Mol Biol和PNAS上各发表论文一篇。本项目负责人为三篇论文的通讯作者。