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肠道病毒71型(Enterovirus71,EV71)是一种正链RNA病毒,属于小RNA病毒科中的一员,也是手足口病的主要病原体之一。EV713Dpol蛋白是一种RNA依赖的RNA聚合酶,在病毒基因组复制过程中起重要作用,因此也是抗病毒药物研究的重要靶标之一。本研究通过尝试得到了EV713Dpol延伸复合物的晶体,进而解析了一个分辨率约为1.76埃的延伸复合物的晶体结构。此结构中RNA模板5-末端的鸟苷酸和手指结构域的一个表面口袋存在明确相互作用,鸟苷酸的嘌呤环被第44位组氨酸(His44)咪唑环和第277位精氨酸(Arg277)的胍基平面通过疏水相互作用夹在中间,形成一个类似“三明治”的结构。复合物晶体浸泡2,3-双脱氧CTP(ddCTP)后,发生一轮催化反应并转位一次,活性中心重新结合了一个尚未发生催化反应的ddCTP,模板RNA下游5-端鸟苷酸仍然结合在上述口袋内,但下游RNA区域发生了一个由转位引起的小幅度摆动。这些现象暗示手指区的这一口袋很可能通过与RNA的相互作用对聚合酶催化性质产生调控。本研究借助多种体外酶学方法对该口袋的功能进行了机制探索,得出了以下基本结论:①口袋中的关键氨基酸His44和Arg277对于聚合酶延伸复合物的稳定性都有贡献,H44A和R277A突变体聚合酶形成复合物的稳定性都有所下降,而双点突变体H44A-R277A的复合物稳定性显著降低;②H44A与野生型聚合酶的RNA结合能力相当,R277A和H44A-R277A的突变体结合RNA能力都减弱了,双点突变体减弱的更明显;③与RNA结合能力结论类似,H44A和野生型聚合酶在与RNA孵育形成二元复合物到达平衡所需的时间差不多,R277A孵育时间有所增加,而H44A-R277A所需时间最长,到达平衡时形成二元复合物的比例是WT≈H44A>R277A>H44A-R277A,进而影响聚合酶引物依赖合成方式的延伸复合物形成速率;④相对于野生型聚合酶,His44和Arg277的对应Ala突变体并没有明显影响延伸阶段的最大延伸速率和对反应底物的亲和力。此外,在合作研究中通过运用反向遗传学方法进一步证实:His44和Arg277对于病毒复制都很重要,而Arg277的影响更为显著。综上所述,通过X射线晶体学的方法,本研究发现EV71病毒3Dpol聚合酶表面上的、可与RNA发生相互作用的一个新型别构调节位点,并且通过功能研究进一步表明这个位点与聚合酶活性及EV71病毒整体复制能力是密切相关的,也是一种新型别构调节位点。同时,该位点相关的突变体也可以作为一种有希望的候选来研发有效减毒活疫苗,用来抵御EV71病毒的感染和手足口病的发生,具有潜在的抗病毒应用价值。