Uncoupling of protease trans-cleavage and helicase activities in pestivirus NS3
Uncoupling of protease trans-cleavage and helicase activities in pestivirus NS3
复制标题
瘟病毒 NS3 中蛋白酶反式切割和解旋酶活性的解偶联
DOI：
10.1128/jvi.01094-17
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发表时间：
2017
影响因子：
5.4
通讯作者：
Zishu Pan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fengwei Zheng;Guoliang Lu;Ling Li;Peng Gong;Zishu Pan
黄病毒科非结构蛋白NS 3是一种多功能蛋白，其N端含有蛋白酶，C端含有解旋酶，在病毒多聚蛋白加工和基因组复制中起重要作用。在这里，我们报告了一个全长的晶体结构的经典猪瘟病毒（CSFV）NS 3在复杂的NS 4A蛋白酶辅因子片段（PCS）在2.35-kDa的分辨率。该结构揭示了一个先前未鉴定的2，200 - 2，2，200 - 2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，2，虽然这种构象与蛋白酶反式切割不相容，但它似乎在功能上是重要的并且有益于解旋酶活性，因为设计用于扰乱这种构象的突变损害了体外解旋酶活性和体内病毒产生。我们的工作揭示了瘟病毒NS 3蛋白酶解旋酶协调的重要特征，并为不同的构象状态如何明确地促进这种天然蛋白酶解旋酶融合蛋白的某些功能提供了关键基础。重要性许多RNA病毒编码解旋酶，通过解旋结构RNA来帮助其RNA基因组复制和转录。由黄病毒科病毒编码的NS 3解旋酶与参与病毒多蛋白加工的蛋白酶天然融合，是独特的。因此，这两种酶模块如何在单个多肽中协调是特别感兴趣的。在这里，我们报告了一个以前未确定的构象瘟病毒NS 3在复杂的NS 4A蛋白酶辅因子片段（PCS）。这种构象状态与蛋白酶顺式切割事件有关，并且对于解旋酶的功能是最佳的。这一工作为理解NS 3如何通过蛋白酶和解旋酶之间的配位作用通过不同的构象状态实现不同的酶活性提供了重要的基础。
ABSTRACT The nonstructural protein NS3 from the Flaviviridae family is a multifunctional protein that contains an N-terminal protease and a C-terminal helicase, playing essential roles in viral polyprotein processing and genome replication. Here we report a full-length crystal structure of the classical swine fever virus (CSFV) NS3 in complex with its NS4A protease cofactor segment (PCS) at a 2.35-Å resolution. The structure reveals a previously unidentified ∼2,200-Å2 intramolecular protease-helicase interface comprising three clusters of interactions, representing a “closed” global conformation related to the NS3-NS4A cis-cleavage event. Although this conformation is incompatible with protease trans-cleavage, it appears to be functionally important and beneficial to the helicase activity, as the mutations designed to perturb this conformation impaired both the helicase activities in vitro and virus production in vivo. Our work reveals important features of protease-helicase coordination in pestivirus NS3 and provides a key basis for how different conformational states may explicitly contribute to certain functions of this natural protease-helicase fusion protein. IMPORTANCE Many RNA viruses encode helicases to aid their RNA genome replication and transcription by unwinding structured RNA. Being naturally fused to a protease participating in viral polyprotein processing, the NS3 helicases encoded by the Flaviviridae family viruses are unique. Therefore, how these two enzyme modules coordinate in a single polypeptide is of particular interest. Here we report a previously unidentified conformation of pestivirus NS3 in complex with its NS4A protease cofactor segment (PCS). This conformational state is related to the protease cis-cleavage event and is optimal for the function of helicase. This work provides an important basis to understand how different enzymatic activities of NS3 may be achieved by the coordination between the protease and helicase through different conformational states.