近日，復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授李繼喜團(tuán)隊(duì)在病毒-宿主天然免疫應(yīng)答的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和作用機(jī)理研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。6月9日，研究論文以《人源RNA解旋酶DDX21結(jié)合和解旋RNA及在抗病毒信號(hào)激活中的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》（“Structural Basis of Human Helicase DDX21 in RNA Binding, Unwinding, and Antiviral Signal Activation）為題發(fā)表于《尖端科學(xué)》（Advanced Science）雜志。




人源RNA解旋酶DDX21的解旋機(jī)理及RNA介導(dǎo)的DDX21-NS1相互作用

季節(jié)性流感病毒在全球范圍內(nèi)每年會(huì)導(dǎo)致29-65萬(wàn)例死亡和300-500萬(wàn)例嚴(yán)重感染。而同屬于單鏈RNA病毒的新型冠狀病毒在2020年更是肆虐蔓延迅速發(fā)展成為了全球性的疫情，造成災(zāi)難性的損失。研究RNA類(lèi)病毒的致病機(jī)理，對(duì)相關(guān)新藥研發(fā)包括疫苗的研制都具有重要意義。DDX21是一類(lèi)重要的DEAD-box RNA解旋酶，兼具ATP依賴(lài)的RNA解旋酶活性和RNA折疊酶活性。DDX21在細(xì)胞生命周期中扮演多種重要角色，調(diào)控多種腫瘤組織的發(fā)生發(fā)展；還被報(bào)道與多種RNA病毒相互作用，通過(guò)形成DDX1-DDX21-DHX36-TRIF復(fù)合物來(lái)作為一類(lèi)重要的病毒核酸傳感器。作為宿主的限制性調(diào)節(jié)因子，DDX21與病毒PB1蛋白結(jié)合從而抑制病毒聚合酶的組裝，抵抗流感病毒A的復(fù)制和合成。在病毒感染后期，病毒NS1蛋白可以與DDX21結(jié)合而釋放PB1，從而逃避機(jī)體的天然防御機(jī)制。

在該項(xiàng)研究中，李繼喜團(tuán)隊(duì)獲得了DDX21的多套高分辨率晶體結(jié)構(gòu)，包括RNA解旋的初始狀態(tài) (DDX21-apo，3.1Å分辨率)，結(jié)合AMPPNP和ssRNA的解旋后狀態(tài) (DDX21-AMPPNP-ssRNA，2.24Å分辨率)， 以及結(jié)合ADP的水解后狀態(tài) (DDX21-ADP，1.8Å分辨率)，揭示了在整個(gè)解旋循環(huán)中RNA解旋酶核心的兩個(gè)保守結(jié)構(gòu)域在開(kāi)放和閉合之間的連續(xù)構(gòu)象轉(zhuǎn)換，并闡述了包含楔形螺旋 (基序Ic)，傳感器 (基序V) 和DExD-box基序核心的精巧解旋機(jī)器，以及全長(zhǎng)蛋白的三分子協(xié)同作用解旋機(jī)理。此外，結(jié)合共表達(dá)、共純化以及小RNA測(cè)序的結(jié)果，研究者發(fā)現(xiàn)小RNA、DDX21和病毒的NS1蛋白可協(xié)同組裝成復(fù)合物，并且NS1可通過(guò)小RNA介導(dǎo)來(lái)抑制DDX21的ATP酶水解活性和RNA解旋酶活性；更重要的是，病毒感染細(xì)胞中NS1解除宿主DDX21的抑制作用也是通過(guò)小RNA介導(dǎo)的。這些研究為DDX21的RNA識(shí)別和解旋機(jī)制提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，并為病毒-宿主相互作用界面提供了新的視角，這將為開(kāi)發(fā)與流感病毒感染相關(guān)的藥物提供新的作用靶標(biāo)和治療方法奠定基礎(chǔ)。

生命科學(xué)學(xué)院博士研究生陳子珺為論文第一作者，李繼喜為論文通訊作者。該研究得到了科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委以及上海市科委國(guó)際合作項(xiàng)目的資助。