近日，復旦大學生命科學學院教授李繼喜團隊在病毒-宿主天然免疫應答的結(jié)構(gòu)基礎和作用機理研究領域取得重要進展。6月9日，研究論文以《人源RNA解旋酶DDX21結(jié)合和解旋RNA及在抗病毒信號激活中的結(jié)構(gòu)基礎》（“Structural Basis of Human Helicase DDX21 in RNA Binding, Unwinding, and Antiviral Signal Activation）為題發(fā)表于《尖端科學》（Advanced Science）雜志。




人源RNA解旋酶DDX21的解旋機理及RNA介導的DDX21-NS1相互作用

季節(jié)性流感病毒在全球范圍內(nèi)每年會導致29-65萬例死亡和300-500萬例嚴重感染。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，造成災難性的損失。研究RNA類病毒的致病機理，對相關新藥研發(fā)包括疫苗的研制都具有重要意義。DDX21是一類重要的DEAD-box RNA解旋酶，兼具ATP依賴的RNA解旋酶活性和RNA折疊酶活性。DDX21在細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；還被報道與多種RNA病毒相互作用，通過形成DDX1-DDX21-DHX36-TRIF復合物來作為一類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，從而逃避機體的天然防御機制。

在該項研究中，李繼喜團隊獲得了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)，揭示了在整個解旋循環(huán)中RNA解旋酶核心的兩個保守結(jié)構(gòu)域在開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器，以及全長蛋白的三分子協(xié)同作用解旋機理。此外，結(jié)合共表達、共純化以及小RNA測序的結(jié)果，研究者發(fā)現(xiàn)小RNA、DDX21和病毒的NS1蛋白可協(xié)同組裝成復合物，并且NS1可通過小RNA介導來抑制DDX21的ATP酶水解活性和RNA解旋酶活性；更重要的是，病毒感染細胞中NS1解除宿主DDX21的抑制作用也是通過小RNA介導的。這些研究為DDX21的RNA識別和解旋機制提供了結(jié)構(gòu)基礎，并為病毒-宿主相互作用界面提供了新的視角，這將為開發(fā)與流感病毒感染相關的藥物提供新的作用靶標和治療方法奠定基礎。

生命科學學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家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委以及上海市科委國際合作項目的資助。