冠狀病毒磷酸化核殼蛋白與RNA解旋酶DDX1交互作用促進病毒連續轉錄之機制研究

Abstract

冠狀病毒擁有一全長約 30kb 的正股單鏈 RNA 基因 (gRNA)，能夠轉譯出許多參與病毒轉錄及複製的非結構蛋白。組成病毒顆粒的結構蛋白則是以冠狀病毒獨特的不連續轉錄機制 (discontinuous transcription mechanism) 所產生的若干段亞基因 (sgmRNAs) 表現出。此機制是藉由轉錄調控序列 (transcription regulatory sequence, body TRS) 與前導轉錄調控序列 (leader TRS) 在轉錄時產生的模板切換 (template switch) 而調控，進而使產生的所有亞基因以及基因皆為共終端 (co-terminal)。 我們先前的研究確認了病毒核殼蛋白受 GSK-3 磷酸化後，擁有調控不連續轉錄機制進行的功能。磷酸化後的核殼蛋白能夠吸引宿主 RNA 解旋酶 DDX1 至核殼蛋白所在的聚合體中，進一步促進模板的讀續 (template read through) 而增加較長片段亞基因和基因之表現。本研究的目的在於建立缺陷干擾 RNA (defective interfering RNA, DI-RNA) 系統，以此探討 DDX1/pN 在病毒基因中的目標雙鏈 RNA，進而推測其促進連續轉錄的機制。另外，也會一併測試能夠阻斷此機制的有效抑制劑。 有鑑於 DDX RNA 解旋酶家族通常只能解旋少於 15 個鹼基對的雙鏈 RNA，故我們推論 DDX1/pN 的作用目標在於 body TRS 與 leader TRS 形成互補鹼基對的雙鏈 RNA。我們以基因上擁有 leader TRS 以及 body TRS 7 的 MHV DI-RNA 來驗證此假說，結果顯示當我們縮短 TRS 間的互補序列後，亞基因 7 的表現量也因此大幅度的下降，此結論支持 DDX1 是以 TRS 間形成的互補雙鏈 RNA 為目標，但還尚需進一步的實驗以確認此結果。接著，我們利用數種 GSK-3 抑制劑抑制核殼蛋白磷酸化的程度進而干擾病毒之生長，比較其抑制效率後，確認出其中一種化合物最具有對抗病毒生長的潛能。