石大校友Nature解析抗HIV蛋白新进展

　　

生物通报道，美国南加州大学分子和计算机生物学研究室，加州The Scripps研究所分子生物学研究室科学家近期对抗病毒酶APOBEC3G的催化活性结构研究取得新进展，为APOBEC3G酶功能的研究带来新的进展。

 

APOBEC家族(apolipoprotein B mRNA editing enzyme-catalytic polypeptide family,载脂蛋白B mRNA 编辑酶催化多肽家族)是一种具有抗病毒活性的蛋白分子。其中的亚型APOBEC3G酶具有抑制艾滋病病毒复制的能力，还能抑制乙肝病毒复制的能力，APOBEC3G酶主要通过与RNA或单链DNA结合对胞嘧啶进行去氨化而起抗病毒活性。

 

领导该实验的是南加州大学陈小江（Xiaojiang Chen）教授，是文章通讯作者早年毕业于国内石河子大学，在X射线晶体学方面获得了多项研究成果。他们通过大肠杆菌纯化获得高浓度的APOBEC3G酶，经高分辨率的显微镜解析APOBEC3G羧基端脱氨基酶（APOBEC3G-CD2）的晶体结构。

 

APOBEC3G-CD2具有五条β-sheet core结构，这是所有脱氨酶共有的结构，APOBEC3G-CD2的脱氨结构与另一个APOBEC家族的酶APOBEC2的脱氨结构相似。将APOBEC3G-CD2的结构与其他的脱氨酶结构域相对比，结果发现脱氨酶结构域里的活性位点结构很保守。在活性位点中央有一个酶作用底物的结合沟。通过核磁扫描发现不同的底物结合位点具有明显的差别。

 

研究者对活性部位进行改造，结果发现脱氨酶活性发生改变。

 

该研究成果为APOBEC酶家族的活性机制以及酶作用底物的特异性机制研究提供基础理论。

 

原文摘要：Crystal structure of the anti-viral APOBEC3G catalytic domain and functional implications

 

【Abstract】

The APOBEC family members are involved in diverse biological functions. APOBEC3G restricts the replication of human immunodeficiency virus (HIV), hepatitis B virus and retroelements by cytidine deamination on single-stranded DNA or by RNA binding1, 2, 3, 4. Here we report the high-resolution crystal structure of the carboxy-terminal deaminase domain of APOBEC3G (APOBEC3G-CD2) purified from Escherichia coli. The APOBEC3G-CD2 structure has a five-stranded -sheet core that is common to all known deaminase structures and closely resembles the structure of another APOBEC protein, APOBEC2 (ref. 5). A comparison of APOBEC3G-CD2 with other deaminase structures shows a structural conservation of the active-site loops that are directly involved in substrate binding. In the X-ray structure, these APOBEC3G active-site loops form a continuous 'substrate groove' around the active centre. The orientation of this putative substrate groove differs markedly (by 90 degrees) from the groove predicted by the NMR structure6. We have introduced mutations around the groove, and have identified residues involved in substrate specificity, single-stranded DNA binding and deaminase activity. These results provide a basis for understanding the underlying mechanisms of substrate

specificity for the APOBEC family.

 

（生物通 张欢）