Nucleic Acids Research
正链RNA病毒基因组RNA的稳定折叠依赖于保守的长距离相互作用

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该研究利用单分子FRET技术揭示了正链黄病毒基因组RNA存在构象异质性，并证明其构象的稳定性依赖于5'和3'端的长距离RNA-RNA相互作用。此外，宿主因子eIF4F复合物可ATP依赖性破坏这种RNA构象的稳定性，为病毒生命周期调控提供了新的机制理解。

 

文献概述
本研究聚焦于正链黄病毒（orthoflaviviruses）基因组RNA的构象动态特性。通过单分子FRET技术，作者发现病毒RNA在无蛋白条件下即可折叠为接近或延伸构象，并且构象间的平衡受到进化保守的长距离互补序列（如UAR、DAR、CS）调控。

背景知识
黄病毒如登革病毒（DENV）、西尼罗病毒（WNV）和寨卡病毒（ZIKV）的基因组RNA在5'和3'端具有保守的二级结构，这些结构通过长距离碱基配对形成环化构象，进而调控翻译与复制的切换。已知这些区域的突变会影响病毒复制效率，但其在单分子水平的构象动态及其调控机制尚不完全清楚。

 

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研究方法与实验
研究团队使用单分子Förster共振能量转移（smFRET）技术，标记5' m7G和3'端Cy3和Cy5染料，测量病毒RNA的末端间距离变化。通过突变或引入互补DNA寡核苷酸干扰长距离配对，评估RNA构象分布与转换动力学。同时，结合生物信息学分析，确认这些结构在不同DENV血清型中的进化保守性。

此外，作者测试了宿主翻译起始因子eIF4F和eIF4B对RNA构象的影响，观察到eIF4F可降低环化构象的稳定性。

关键结论与观点

• 正链黄病毒RNA在无蛋白条件下存在两种主要构象：环化构（高FRET）和延伸构象（低FRET）
• 环化构象的稳定性依赖于5'-3'端的保守长距离碱基配对，尤其是UAR和CS序列的互补性
• 突变或阻断这些互补序列显著降低环化构象的稳定性和占有率
• 宿主因子eIF4F复合物通过ATP依赖机制破坏环化构象，可能参与翻译起始时的构象切换
• 不同DENV血清型在构象分布上存在差异，DENV1主要采用低FRET构象，而DENV2-4以高FRET构象为主
• RNA的构象异质性可能在病毒感染的不同阶段发挥调控作用，翻译阶段利于延伸构象，复制阶段依赖环化构象

研究意义与展望
本研究为黄病毒RNA构象的动态调控提供了直接实验证据，揭示了宿主因子与病毒RNA的相互作用机制。未来研究可进一步探索其他病毒蛋白或宿主因子如何协同调控RNA构象，并评估这些相互作用在体内感染模型中的功能。这些发现可能为抗病毒药物设计提供新靶点，例如干扰长距离配对或eIF4F介导的构象转换。

 

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结语
本研究通过单分子荧光成像技术揭示了正链RNA病毒基因组RNA的构象多样性及其动态调控机制。作者发现，病毒RNA的5'和3'端可通过长距离碱基配对形成稳定的环化结构，而宿主因子如eIF4F可破坏这一结构，从而触发翻译起始。这一机制可能普遍存在于黄病毒家族中，为病毒生命周期的调控提供了新的分子基础。此外，研究还显示不同DENV血清型在构象分布上存在差异，提示其在病毒适应性与宿主调控中的潜在作用。这些发现不仅深化了我们对RNA结构与功能关系的理解，也为抗病毒治疗提供了可能的靶向位点，例如通过小分子或RNA干扰稳定RNA构象，从而抑制病毒复制。

 

Michael Z Palo, Betty Ha, Christopher P Lapointe, Joseph D Puglisi, and Elisabetta Viani Puglisi. Conserved long-range interactions are required for stable folding of orthoflaviviral genomic RNA. Nucleic Acids Research.