來(lái)源：生物通         時(shí)間：2020-09-22

       編輯推薦：

       文章揭示了新冠病毒N蛋白這一重要檢測(cè)靶點(diǎn)和藥物靶點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特征，為特異性靶向N蛋白的免疫快速診斷方法及抑制劑的開發(fā)提供了理論依據(jù)。 

       目前新冠肺炎（COVID-19）疫情態(tài)勢(shì)依舊嚴(yán)峻，民眾強(qiáng)烈期盼特效藥或者疫苗能夠早日問(wèn)世。2020年9月11日，高福院士團(tuán)隊(duì)在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊The EMBO Journal上在線發(fā)表了題為“Structures of the SARS-CoV-2 nucleocapsid and their perspectives for drug design”（新冠病毒N蛋白結(jié)構(gòu)及藥物設(shè)計(jì)展望）的文章，揭示了新冠病毒N蛋白這一重要檢測(cè)靶點(diǎn)和藥物靶點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特征，為特異性靶向N蛋白的免疫快速診斷方法及抑制劑的開發(fā)提供了理論依據(jù)。  

      SARS-CoV-2屬于冠狀病毒科，為不分節(jié)段的單股正鏈RNA病毒。它編碼兩個(gè)大的重疊開放閱讀框（ORF1a和ORF1b），4種結(jié)構(gòu)蛋白（S、E、M和N蛋白），以及9種輔助蛋白。其中，N蛋白是病毒粒子的核心成分，它與病毒基因組RNA結(jié)合，將RNA包裝成核糖核蛋白（RNP）復(fù)合體。除了組裝外，N蛋白還在病毒mRNA轉(zhuǎn)錄和復(fù)制中發(fā)揮重要作用，并參與免疫調(diào)節(jié)。有研究報(bào)道N蛋白可以與雙鏈RNA結(jié)合而具有RNAi抑制活性，可以對(duì)抗宿主RNAi介導(dǎo)的抗病毒反應(yīng)，同時(shí)，N蛋白還可誘導(dǎo)感染后的體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答，使其成為早期快速診斷和疫苗研發(fā)的關(guān)鍵靶標(biāo)。  

      SARS-CoV-2 N蛋白全長(zhǎng)419個(gè)氨基酸，由N端結(jié)構(gòu)域（NTD）和C端結(jié)構(gòu)域（CTD）以及連接兩個(gè)結(jié)構(gòu)域及其兩側(cè)的三段無(wú)規(guī)則柔性區(qū)（IDR）構(gòu)成。該文章中，研究人員解析了NTD和CTD蛋白分別為1.8 ？和1.5 ？的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)。其中NTD為單體，而CTD形成同源二聚體，NTD和CTD都含有較為保守的結(jié)合RNA的正電荷分布區(qū)域。與其它感染人的冠狀病毒N蛋白結(jié)構(gòu)比較，發(fā)現(xiàn)盡管整體結(jié)構(gòu)相似性很高，但仍有其特殊性，如有些區(qū)域呈現(xiàn)不同的表面電荷分布規(guī)律，推測(cè)這些差異可能會(huì)影響其與RNA的結(jié)合效率?？乖缘牟町愐矠殚_發(fā)特異性的靶向N蛋白的免疫快速診斷方法提供了理論依據(jù)。 

       開發(fā)針對(duì)冠狀病毒N蛋白的小分子抑制劑，目前主要有兩個(gè)策略，一是靶向NTD的RNA結(jié)合位點(diǎn)，通過(guò)阻斷N蛋白與RNA的結(jié)合從而抑制病毒組裝；二是阻斷N蛋白寡聚進(jìn)而抑制RNP形成，或誘導(dǎo)N蛋白異常聚集從而干擾其正常組裝。基于這兩種策略，已有報(bào)道開發(fā)出有效抑制其它感染人冠狀病毒如HCoV OC43及MERS-CoV的抗病毒小分子抑制劑，如PJ34和5‐芐氧基蘆竹堿（5-benzyloxygramine，P3）。本項(xiàng)研究中，通過(guò)比較分析，發(fā)現(xiàn)小分子與其N蛋白的相互作用位點(diǎn)在SARS-CoV-2 N蛋白的相應(yīng)位點(diǎn)也相對(duì)保守，暗示小分子可能對(duì)SARS-CoV-2依舊有效，表明進(jìn)一步優(yōu)化開發(fā)廣譜性抑制劑前景可期，該研究也為抗新冠病毒藥物的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。 

圖注：新冠病毒N蛋白NTD和CTD結(jié)構(gòu)

      高福院士和中國(guó)科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院宋豪博士為文章的共同通訊作者，廣西大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院微生物研究所聯(lián)合培養(yǎng)博士生彭亞為文章的第一作者。中國(guó)科學(xué)院大學(xué)本科生雷雨晴和索朗多吉參與了該研究。本項(xiàng)目得到中國(guó)科學(xué)院微生物研究所齊建勛研究員和廣西大學(xué)羅廷榮教授的大力支持。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家科技重大專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金及中國(guó)科學(xué)院“青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)”人才專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。 

       原文標(biāo)題： Structures of the SARS-CoV-2 nucleocapsid and their perspectives for drug design  

       https://www.embopress.org/doi/10.15252/embj.2020105938