Новости

Jan 07, 2024

КриоЭМ структура и механизм сборки хранителя генома бактериального вируса

Том «Природные коммуникации»

Nature Communications, том 13, номер статьи: 7283 (2022) Цитировать эту статью

1798 Доступов

1 Цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Многочисленные вирусы упаковывают свой геном дцДНК в заранее сформированные капсиды через портальный привратник, который впоследствии закрывается. Мы сообщаем о структуре комплекса ДНК-привратника бактериофага SPP1 (gp612gp1512gp166) в состоянии пост-упаковки ДНК с разрешением 2,7 Å, полученном с помощью одночастичной криоэлектронной микроскопии. Сравнение нативного комплекса SPP1 с наивными к сборке структурами отдельных компонентов выявило сложную программу конформационных изменений, приводящих к его сборке. После упаковки ДНК gp15 связывается через свой С-конец с олигомером gp6, позиционируя субъединицы gp15 для олигомеризации. Gp15 переворачивает свои внутренние петли, создавая межсубъединичный β-цилиндр, который устанавливает различные типы контактов с шестью субъединицами gp16. Связывание и олигомеризация Gp16 сопровождается сворачиванием спиралей, которые закрывают портальный канал, сохраняя вирусный геном внутри капсида. Этот механизм сборки имеет широкие функциональные и эволюционные последствия для вирусов линии прокариотических хвостатых вирусов-герпесвирусов.

Многие вирусы с двухцепочечной ДНК (дцДНК) имеют специализированный портальный комплекс в одной 5-кратной вершине икосаэдрического капсида, через который дцДНК входит в вирион и выходит из него. Хвостатые прокариотические вирусы и вирусы герпеса перед упаковкой ДНК образуют предшественник вирусного капсида, называемый прокапсидом. Прокапсид содержит встроенный портальный белковый комплекс1,2,3,4,5, который служит стыковочной платформой для терминазы. Комплекс портала и терминазы представляет собой двигатель упаковки вирусного генома, который транслоцирует дцДНК в прокапсид. Плотно упакованная ДНК (>400 мг/мл) оказывает давление на капсид, которое может достигать ~60 атм6,7. Диссоциация терминазы от мотора сопровождается закрытием воротной вершины, чтобы предотвратить утечку упакованного вирусного генома3. Запечатывание портального канала достигается за счет связывания белков завершения головки для сборки комплекса, называемого соединителем, в хвостатых прокариотических вирусах, который состоит из сложенных циклических олигомеров, создающих канал для трафика ДНК3,8,9,10. Открытие закрытого коннектора необходимо для входа ДНК в хвостовую трубку и последующей ее доставки в клетку-хозяина в начале заражения.

CryoEM и рентгеновские структуры были описаны для ряда портальных белков5,8,11,12,13,14, для комплекса портала P22 с адаптерным белком15, а также для некоторых изолированных белков, которые участвуют в этом процессе3,16,17 ,18,19. Исследования CryoEM предоставили больше структурной информации о портальном комплексе, собранном после упаковки ДНК10 и когда хвост прикрепляется к вершине портала8,20,21,22,23. Тем не менее, молекулярный механизм сборки ДНК-привратника в состоянии поствирусной упаковки генома до сих пор неизвестен.

В бактериофаге SPP1 белки завершения головки gp15 и gp16 последовательно связываются с додекамерным портальным белком gp6 после упаковки ДНК9,10,19. Адаптерный белок gp15 расширяет портальный туннель, который впоследствии закрепляется путем связывания стопорного белка gp16. Здесь мы сообщаем о криоЭМ-структуре соединителя бактериофага SPP1 массой 902 кДа в состоянии пост-упаковки ДНК с разрешением 2,7 Å. Коннектор был извлечен из бесхвостых капсидов, заполненных ДНК, чтобы избежать окружения субъединиц капсидного белка в несовпадающих положениях. Эта стратегия позволила нам сосредоточить обработку изображений на анализе комплекса разъемов и получить структуру с высоким разрешением. Отслеживание de novo его 30 полипептидных цепей на криоЭМ-карте позволило нам определить атомную модель всего коннекторного комплекса (gp612gp1512gp166). Структурное сравнение компонентов белка-коннектора с их состояниями, наивными для сборки в растворе, позволяет сделать вывод о последовательном пути конформационных изменений и различных типах взаимодействий, участвующих во время сборки привратника вирусной ДНК. Это структурное исследование также показывает, как внутри разъема происходит переход симметрии, чтобы соответствовать симметрии хвоста.