生物通报道：美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员发现，普通感冒病毒、SARS、肝炎病毒和脑炎病毒等特定类型的病毒都采用一种独特的机制进行复制，揭示了此前人们未能深入了解的病毒聚合酶特定区域的功能。这项研究有望帮助研究人员改进现有疫苗，也为人们提供了疫苗研发的新途径。该研究发表在Structure杂志上。

有机体内的聚合酶负责读取并复制遗传物质。一些病毒中单链RNA组成的遗传物质能引发SARS、流感和小儿麻痹等疾病，而另一些病毒中双链DNA组成的遗传物质会引发疱疹和结膜炎等疾病。不论病毒的遗传物质是DNA还是RNA，病毒都会利用宿主细胞的复制机制，强迫其复制病毒自身的遗传物质，而最终繁殖出来的病毒拷贝会进行传播并感染其他细胞。

DNA病毒等许多有机体的聚合酶都具有"cupped right hand"结构，其原子构型就像一个手掌、手指和拇指。“在由DNA作为遗传物质的有机体中，手掌结构内有特殊的螺旋结构，这也是大多数酶作用的位点。这一'保真'螺旋是核苷酸（组成RNA和DNA的分子）被识别并复制的地方，”该研究的共同领导者，宾州州立大学化学助理教授David Boehr说。“然而，RNA病毒的聚合酶没有这种螺旋结构，而是具有另一种被称为motif D的环状结构。至今motif D的功能还是一个迷。”

为了解开motif D功能之谜，Boehr及其同事研究了脊髓灰质炎病毒株，这种RNA病毒与感染人类的许多其他RNA病毒相似。通过核磁共振分析 （检测原子的物理和化学特性来确定有机化合物的结构），研究人员发现motif D在功能上相当于其它病毒聚合酶中的螺旋结构。“此前，motif D被认为没有功能，或者为聚合酶的结构提供某种支撑，”Boehr说。“但我们发现它负责识别核苷酸，并确保新RNA复制的准确性，尽量减少复制错误。”

研究人员认为，脊髓灰质炎病毒株中发现的motif D的功能，可以应用于普通感冒等许多其他RNA病毒。此外，逆转录病毒motif D的功能可能也相似，HIV等逆转录病毒通过逆转录酶从RNA逆转录为DNA来进行复制。“还需要进一步研究，以确认逆转录病毒motif D是否也具有同样的重要作用，”Boehr说。

研究人员希望motif D能为疫苗研究提供新的方向。“既然motif D是确保遗传物质复制准确性机制的一部分，就有望利用这一点开发更安全更有效的疫苗，”Boehr说。他解释道，灭活或减毒疫苗的作用是给接种人的免疫系统提供敌人的“图像”。一旦免疫系统认识了病毒，当其与野生的有害病毒接触时就能识别和抵御病原体。

不过这一策略的问题在于，减毒的疫苗版病毒在引入人群后，可能发生进化并最终回复为野生型有害病毒。“理想情况是，疫苗在人体细胞中的每一个拷贝都依然是无害的原版，”Boehr说。“通过对motif D进行微调，使病毒复制的保真机制更加精确，就能降低疫苗自发突变或进化的可能性。”研究人员认为，该研究也为那些还没有有效疫苗的RNA病毒提供了新的疫苗研发途径。

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Motif D of Viral RNA-Dependent RNA Polymerases Determines Efficiency and Fidelity of Nucleotide Addition

Fast, accurate nucleotide incorporation by polymerases facilitates expression and maintenance of genomes. Many polymerases use conformational dynamics of a conserved α helix to permit efficient nucleotide addition only when the correct nucleotide substrate is bound. This α helix is missing in structures of RNA-dependent RNA polymerases (RdRps) and RTs. Here, we use solution-state nuclear magnetic resonance to demonstrate that the conformation of conserved structural motif D of an RdRp is linked to the nature (correct versus incorrect) of the bound nucleotide and the protonation state of a conserved, motif-D lysine. Structural data also reveal the inability of motif D to achieve its optimal conformation after incorporation of an incorrect nucleotide. Functional data are consistent with the conformational change of motif D becoming rate limiting during and after nucleotide misincorporation. We conclude that motif D of RdRps and, by inference, RTs is the functional equivalent to the fidelity helix of other polymerases.

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