SARS-CoV-2病毒N蛋白的抓取手指

　　

在喉咙或肺部的细胞被感染后，SARS-CoV-2病毒很难复制，它利用人类细胞的代谢途径产生蛋白质，并确保其遗传物质(RNA基因组)被复制。然后，RNA基因组被非常紧凑地包装成新的病毒颗粒，从细胞中释放出来，感染更多的细胞。

一种被称为核衣壳蛋白(N)的病毒蛋白对于快速有效的复制尤为重要。它包裹着病毒的RNA基因组，确保很长的RNA被紧紧缠绕起来。当它穿透细胞时，N将自身从RNA基因组中分离出来，并在病毒复制过程中承担一系列功能。

当RNA被翻译成病毒蛋白时，N保护RNA不被细胞的抗病毒防御机制(“RNA干扰”)破坏。N也直接参与了RNA转录成病毒蛋白质的过程，最后它将复制的病毒RNA收集到细胞中，并将其盘绕起来，这样新的病毒颗粒就可以形成了。

就像一把瑞士军刀一样，N有几个工具可以用来完成所有这些功能:首先，N必须能够区分细胞RNA和病毒RNA，并将后者盘绕成螺旋状。这就是为什么N可以以相对非特异性的方式结合病毒RNA。例如，为了引导病毒RNA转录成病毒蛋白(翻译)，N必须同样能够识别病毒RNA上的特定位置，称为RNA基序。

由法兰克福歌德大学分子生物科学研究所和生物分子磁共振中心(BMRZ)的Sophie Korn博士和Andreas Schlundt博士领导的研究人员现在已经阐明了通过N的一种工具，即N端结构域(NTD)，这种特定结合是如何起作用的。他们的研究结果建立在疫情期间在法兰克福成立的COVID19-NMR联盟的初步研究基础上。

Korn和她的同事们在《Nature Communications》上发表了一篇文章，他们使用了核磁共振(NMR)光谱学，将NTD工具的原子和结合的RNA暴露在强磁场中，通过这种方式揭示了它们在结合过程中的空间排列。此外，一种特殊的x射线技术(小角度x射线散射，SAXS)提供了关于新形成的分子复合物稳定性的精确信息。

结果是:RNA构建块(碱基)的序列和RNA的空间折叠对结合都很重要，因此NTD的正电荷部分以一种非常非特异性的方式结合带负电荷的RNA。NTD的几个“手指”然后探索RNA，寻找NTD可以用来更稳定结合的基序。

引起研究人员注意的是，NTD更喜欢在体温下以特定空间折叠形式存在于肺细胞中的基序，当温度升高几度时，这种基序就会消失。这不仅将它们识别为自己的目标基序，而且将它们更紧密地结合在一起，这可能导致NTD发挥新的功能。

Sophie Korn说:“虽然我们的数据只是第一步，但它们表明病毒可以通过这种方式在复制和包装成新病毒颗粒之间切换:在正常体温下，细胞主要为新病毒产生构建块。如果我们在感染过程中发烧，因为我们的免疫系统识别并对抗病毒，病毒可能会直接转向复制，并确保病毒RNA被更多地包装并以新病毒颗粒的形式释放。病毒RNA基序本身提供了开关，然后由人体防御系统触发。”

Andreas Schlundt说:“通过核磁共振波谱和SAXS的结合，我们已经建立了一种实验方法，我们可以用它来快速评估N更喜欢哪种结合伙伴，这可能会转移到其他病毒蛋白上。这将有助于研究新出现的病毒和病毒变体，以及开发抗病毒药物，系统地使病毒失效，最大限度地减少过程中的副作用。”