1.简介
2003年,一种新型病毒在中国爆发,并在几个国家传播。经鉴定的病毒是一种以前未知的冠状病毒,命名为严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)。与其他冠状病毒一样,SARS-CoV有一个约30 kb的RNA基因组,带有5′帽和3′多聚(a)尾(Snijder等。, 2003). SARS-CoV的基因组编码两个大的多蛋白1a和1ab,这两个蛋白至少由两种病毒进行自身蛋白水解处理蛋白酶,产生16种非结构蛋白。这些nsp被认为形成一个巨大的蛋白质复合体,负责病毒RNA的复制和转录。此外,一组编码结构蛋白和辅助蛋白的亚基因组mRNA是由一种复杂的机制产生的,包括嵌套信使核糖核酸使用全长基因组RNA作为模板进行合成。这些mRNAs被认为是被封端和聚腺苷化的(Lai和Stohlman,1981; 范弗利特等。, 2002).
自2003年以来,对SARS-CoV的兴趣极大地促进了对其nsp的结构和功能研究。近年来,许多复制蛋白的三维结构出现在文献中,包括nsp1(Almeida)的三维结构等。, 2007); nsp3的几个结构域[包括(i)N末端富含谷氨酸的酸性结构域(AD;Serrano等。, 2007),(ii)X域(XD;Egloff等。, 2006),(iii)SUD域(SARS-CoV唯一域;Chatterjee等。, 2009)和(iv)木瓜蛋白酶样PLP2(Ratia等。, 2006)]; nsp5(阿南德等。, 2002); 由nsp7–nsp8(翟)组成的复合体等。, 2005); RNA-结合蛋白nsp9(Egloff等。, 2004); 锌结合蛋白nsp10(约瑟夫等。, 2006,苏等。, 2006); 和六聚RNA内切酶nsp15(Ricagno等。, 2006). 在许多情况下,晶体结构使科学家能够提出或确定nsps的生物化学功能,如nsp7–nsp8,它是一种RNA依赖性RNA原酶(Imbert等。, 2006)以及nsp15内切酶,其活性位点与RNA酶A活性位点(Ricagno等。, 2006; 约瑟夫等。, 2007). 然而,RNA封顶的过程尚未从这种结构工作中受益信使核糖核酸加盖。
在真核生物中,信使核糖核酸capping是由作用于5′端的一系列三到四个典型反应产生的mRNA。新生的信使核糖核酸转录物经历有限的去磷酸化,其中最后的5′-磷酸被5′-RNA三磷酸酶去除。鸟苷酰转移酶(也称为盖酶)将GMP分子以5′到5′的方向连接到5′-二磷酸RNA上。然后,通过N7-鸟嘌呤甲基转移酶,将被封盖的RNA在封盖鸟氨酸核苷酸的N7位置甲基化。这产生了cap-0结构(7米GpppNN…)主要存在于酵母和低等真核生物中。在高等真核生物和植物中,第二个甲基转移酶作用于第一个转录核苷酸的2′-O位置,产生cap-1结构(7米GpppN公司2英尺宽N…),例如在冠状病毒信使核糖核酸上发现的(Lai&Stohlman,1981; 范弗利特等。, 2002).
我们最近鉴定了RNA帽2′-O(运行)-SARS-CoV甲基转移酶(Bouvet等。, 2010; 卢加里等。, 2010). 正如信号序列分析预测的那样,nsp16隐藏了这种活性;然而,该酶只有在nsp10存在时才有活性。后者已被证明使用酵母双氢化物方法与nsp16强烈相互作用,这表明这些酶结合成一个足以耐受纯化的复合物(Imbert等。, 2008).
在这里,我们报道了nsp10和nsp16在原核表达载体中的克隆。在这两个基因表达后,由nsp10和nsp16(nsp10–nsp16)组成的稳定复合物可以被纯化和结晶。我们提供了这些SARS-CoV nsp10–nsp16晶体的X射线衍射数据。
2.材料和方法
2.1. nsp10和nsp16严重急性呼吸系统综合征冠状病毒基因的串联克隆
SARS-CoV的法兰克福1号分离物(GenBank登录号AY291315;Thiel等。, 2003)在Vero-E6细胞中扩增并用于产生nsp10–nsp16复合物,如下所示:编码SARS-CoV nsp10(139个氨基酸,14.84 kDa)和nsp16(298个氨基酸,33.5 kDa大肠杆菌Bruno Coutard博士(法国AFMB)善意提供的双表达质粒,包含两个单独的启动子。在这个主干中,SARS-CoV nsp10在tetA标准启动子并编码与N末端融合的蛋白质斯特雷普-Tag(八个氨基酸;WSHPQFEK)和nsp16在T7下表达紫胶启动子并编码与N末端六组氨酸标签(Bouvet等。, 2010). 该系统通过添加不同浓度的四环素和IPTG(异丙基β-D类-1-硫代吡喃半乳糖苷)。
2.2. nsp10–nsp16复合物的表达和纯化
SARS-CoV nsp10–nsp16在大肠杆菌携带pLysS质粒(Novagen)的菌株C41(DE3)(Avidis SA,法国)。培养物在310K下生长,直到OD600纳米达到0.6。通过添加50µM(M)IPTG和200µg l−1脱水四环素和细胞在297 K下孵育16小时。细菌细胞颗粒通过6000℃离心收集克,冻结并重新悬浮在裂解缓冲液中(50 mM(M)HEPES pH值7.5300 mM(M)氯化钠,5米M(M)硫酸镁4)补充10µg ml−1DNase I.细胞在100 MPa和277 K(英国恒细胞)下破碎并在20000离心澄清后克将可溶性蛋白部分与斯特雷普-Tactin Sepharose(IBA生物技术)。在缓冲器中进行三次清洗(50 mM(M)HEPES pH值7.5500 mM(M)氯化钠,1米M(M)TCEP,5米M(M)氯化镁2)结合蛋白在补充有2.5m的洗涤缓冲液中洗脱M(M) D类-去硫生物素。
2.4. 纯化nsp10–nsp16复合物的交联
50 m内纯化的nsp10–nsp16复合物(4µg)M(M)HEPES pH 7.5,150 mM(M)氯化钠,5米M(M)氯化镁2,1米M(M)TCEP和5%甘油在277 K下与亚油酸双溶液孵育过夜(N个-羟基琥珀酰亚胺酯)(SAB;Sigma),浓度为0.005%。然后用等体积的2×解离缓冲液[100mM(M)Tris–HCl pH 6.8,20%甘油和200 mM(M)DTT、4%十二烷基硫酸钠(SDS)和0.2%溴酚蓝]。在368 K下加热5分钟后,在SDS NuPAGE 4–12%凝胶(Invitrogen)上分离并分析蛋白质。
4.结论
我们已经结晶出SARS-CoV nsp10和nsp16蛋白的复合物。复合物中nsp10的存在赋予2′-O(运行)-nsp16的甲基转移酶活性。这个晶体结构nsp10的已知,而nsp16的未知。考虑到这里描述的晶体的质量以及nsp10是一种锌结合蛋白的事实,应该可以确定晶体结构利用Zn原子的定相能力,使用分子置换技术与SAD研究获得的相合并。
致谢
这项工作在最初阶段得到了欧盟第六框架的VIZIER综合项目(LSHG-CT-2004-511960)的支持,随后又得到了法国国家研究机构(参考号ANR-08-MIEN-032)的支持卑诗省政府和警署指示(合同07co404)。梅赛德斯-奔驰(MB)拥有一个来自格内拉尔(Générale de l’Amement)方向的奖学金。
工具书类
Almeida,M.S.、Johnson,M.A.、Herrmann,T.、Geralt,M.&Wüthrich,K.(2007年)。J.维罗尔。 81, 3151–3161. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Anand,K.、Palm,G.J.、Mesters,J.R.、Siddell,S.G.、Ziebuhr,J.和Hilgenfeld,R.(2002)。EMBO J。 21, 3213–3224. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Bouvet,M.、Debarnot,C.、Imbert,I.、Selisko,B.、Snijder,E.J.、Canard,B.和Decroly,E.(2010年)。《公共科学图书馆·病理学》。 6,e1000863科学网 交叉参考 公共医学 谷歌学者
Chatterjee,A.,Johnson,M.A.,Serrano,P.,Pedrini,B.,Joseph,J.S.,Neuman,B.W.,Saikatendu,K.,Buchmeier,M.J.,Kuhn,P.&Wüthrich,K.(2009年)。J.维罗尔。 83, 1823–1836. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
协作计算项目,第4期(1994年)。《水晶学报》。D类50, 760–763. 交叉参考 IUCr日志 谷歌学者
Decroly,E.、Imbert,I.、Coutard,B.、Bouvet,M.、Selisko,B.、Alvarez,K.、Gorbalenya,A.E.、Snijder,E.J.和Canard,B.(2008)。J.维罗尔。 82, 8071–8084. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Egloff,M.P.、Ferron,F.、Campanacci,V.、Longhi,S.、Rancurel,C.、Dutartre,H.、Snijder,E.J.、Gorbalenya,A.E.、Cambillau,C.和Canard,B.(2004年)。程序。美国国家科学院。科学。美国,101, 3792–3796. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Egloff,M.P.、Malet,H.、Putics,A.、Heinonen,M.、Dutartre,H.,Frangeul,A.、Gruez,A.、Campanachi,V.、Cambilau,C.、Ziebuhr,J.、Ahola,T.和Canard,B.(2006年)。J.维罗尔。 80, 8493–8502. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Grotthuss,M.von,Wyrwicz,L.S.&Rychlewski,L.(2003)。单元格,113, 701–702. 科学网 公共医学 谷歌学者
Imbert,I.、Guillemot,J.C.、Bourhis,J.M.、Bussetta,C.、Coutard,B.、Egloff,M.P.、Ferron,F.、Gorbalenya,A.E.和Canard,B.(2006)。EMBO J。 25, 4933–4942. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Imbert,I.、Snijder,E.J.、Dimitrova,M.、Guillemot,J.C.、Lécine,P.&Canard,B.(2008)。病毒研究。 133, 136–148. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Joseph,J.S.、Saikatendu,K.S.、Subramanian,V.、Neuman,B.W.、Brooun,A.、Griffith,M.、Moy,K.、Yadav,M.K.、Velasquez,J.、Buchmeier,M.J.、Stevens,R.C.和Kuhn,P.(2006)。J.维罗尔。 80, 7894–7901. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Joseph,J.S.、Saikatendu,K.S.、Subramanian,V.、Neuman,B.W.、Buchmeier,M.J.、Stevens,R.C.和Kuhn,P.(2007)。J.维罗尔。 81, 6700–6708. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Kabsch,W.(2010年)。《水晶学报》。D类66, 125–132. 科学网 交叉参考 中国科学院 IUCr日志 谷歌学者
Lai,M.M.和Stohlman,S.A.(1981年)。J.维罗尔。 38, 661–670. 中国科学院 公共医学 科学网 谷歌学者
Lugari,A.、Betzi,S.、Decroly,E.、Bonnaud,E.、Hermant,A.、Guillemot,J.C.、Debarnot,C.、Borg,J.P.、Bouvet,M.、Canard,B.、Morelli,X.和Lécine,P.(2010)。生物学杂志。化学。 285, 33230–33241. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Ratia,K.、Saikatendu,K.S.、Santarsiero,B.D.、Barretto,N.、Baker,S.C.、Stevens,R.C.和Mesecar,A.D.(2006年)。程序。美国国家科学院。科学。美国,103, 5717–5722. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Ricagno,S.、Egloff,M.P.、Ulferts,R.、Coutard,B.、Nurizzo,D.、Campanacci,V.、Cambillau,C.、Ziebuhr,J.和Canard,B.(2006年)。程序。美国国家科学院。科学。美国,103, 11892–11897. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Selisko,B.、Peyrane,F.F.、Canard,B.、Alvarez,K.和Decroly,E.(2010年)。《病毒遗传学杂志》。 91, 112–121. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Serrano,P.,Johnson,M.A.,Almeida,M.S.,Horst,R.,Herrmann,T.,Joseph,J.S.,Neuman,B.W.,Subramanian,V.,Saikatendu,K.S.,Buchmeier,M.J.,Stevens,R.C.,Kuhn,P.&Wüthrich,K.(2007)。J.维罗尔。 81, 12049–12060. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Snijder,E.J.、Bredenbeek,P.J.、Dobbe,J.C.、Thiel,V.、Ziebuhr,J.、Poon,L.L.、Guan,Y.、Rozanov,M.、Spaan,W.J.和Gorbalenya,A.E.(2003)。分子生物学杂志。 331, 991–1004. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Su,D.,Lou,Z.,Sun,F.,Zhai,Y.,Yang,H.,Zhang,R.,Joachimiak,A.,Zhanng,X.C.,Bartlam,M.&Rao,Z.(2006年)。J.维罗尔。 80, 7902–7908. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Thiel,V.、Ivanov,K.A.、Putics,A.、Hertzig,T.、Schelle,B.、Bayer,S.、Weissbrich,B.、Snijder,E.J.、Rabenau,H.、Doerr,H.W.、Gorbalenya,A.E.和Ziebuhr,J.(2003)。《病毒遗传学杂志》。 84, 2305–2315. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Vliet,A.L.van,Smits,S.L.,Rottier,P.J.&De Groot,R.J.(2002)。EMBO J。 21, 6571–6580. 科学网 公共医学 谷歌学者
翟毅、孙凤、李旭、彭浩、徐旭、巴特拉姆、M.和饶总(2005)。自然结构。分子生物学。 12, 980–986. 科学网 交叉参考 中国科学院 谷歌学者
©国际结晶学联合会。如果引用了原文作者和来源,则无需事先获得许可即可复制本文中的简短引文、表格和数字。有关详细信息,请单击在这里.
| 结构生物学 通信 |
国际标准编号:2053-230X