高光侠《Cell》发现抑制病毒蛋白质合成重编码的新机制

【字体: 时间:2019年01月28日 来源:生物通

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  病毒的基因组通常比较小,所携带的遗传信息比较少。病毒在复制过程中,会利用一些特殊的机制扩展其所携带遗传信息的利用率,其中一种常用的机制是称为程序性移码的蛋白质合成重编码机制。

  

病毒感染可对人类健康造成严重威胁。作为最小的可复制的生物体,病毒又是一种重要的模式生物,许多具有普遍意义的生物学规律最初都是在病毒中发现的。由于体积的限制,病毒的基因组通常比较小,所携带的遗传信息比较少。病毒在复制过程中,会利用一些特殊的机制扩展其所携带遗传信息的利用率,其中一种常用的机制是称为程序性移码的蛋白质合成重编码机制。

病毒RNA上含有程序性移码信号,核糖体翻译蛋白过程中遇到此信号时会发生停顿,其中大部分核糖体以原来的读码框翻译,但有一小部分核糖体在RNA上发生滑动,以新的读码框继续翻译。结果是病毒利用一条RNA为模板翻译产生两种蛋白,其N-端序列相同,但C-端序列不同。如果核糖体后退1个核苷酸,则称为-1位程序性移码。HIV病毒利用-1位程序性移码翻译结构蛋白Gag和包含复制酶的Gag-Pol蛋白,是病毒复制过程中必须的一个步骤。

最新一项研究中,中国科学院生物物理所感染与免疫重点实验室的研究人员鉴定到一个新的宿主抗病毒因子(命名为Shiftless, 简称SFL),抑制蛋白质翻译过程中的程序性-1位核糖体移码(Programmed -1 Ribosomal Frameshifting)。

这一研究成果公布在1月24日的Cell杂志上,由生物物理所高光侠研究员领导完成,第一作者为王新路、宣依昉和韩玉岭。

在与病毒长期共存过程中,宿主进化产生了多种抗病毒机制。针对-1位程序性移码这样一个常被病毒利用的方式,人们很久之前就认为宿主应该存在相应的抗病毒机制,但相关研究一直没有突破性进展。

SFL 抑制-1PRF 机制模式图

高光侠团队长期研究病毒与宿主相互作用的分子机理,最近发现了能够有效抑制-1位程序性移码的宿主抗病毒因子Shiftless。该蛋白对来自多种病毒及宿主mRNA的-1位程序性移码均有明显的抑制作用。进一步研究表明,Shiftless通过结合-1位移码翻译过程中的核糖体及mRNA干扰核糖体的移码过程。

程序性移码机制最早在病毒中发现,但后来发现该机制在所有生物中均存在,而且除了用于翻译重编码,还可以调控mRNA的稳定性。在高等生物mRNA中,生物信息学预测,含程序性移码信号的mRNA可能多达2000个,但目前为止经过验证的只有极少数几个。对程序性移码的研究一方面可以为抗病毒提供新的靶点,另一方面有助于更深入了解基因表达的调控机制。但是,目前人们对程序性移码是如何调控的却知之甚少。Shiftless的发现为进一步深入研究-1位程序性移码的作用机理提供了有效的工具,不仅在抗病毒研究领域,也在其它领域中有着重要的前景。

原文标题:

Regulation of HIV-1 Gag-Pol expression by Shiftless, an inhibitor of programmed -1 ribosomal frameshifting

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)31644-1


 

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