Cryo-EM structures of the SARS-CoV-2 endoribonuclease Nsp15 reveal insight into nuclease specificity and dynamics.
Cryo-EM structures of the SARS-CoV-2 endoribonuclease Nsp15 reveal insight into nuclease specificity and dynamics.
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DOI：
10.1038/s41467-020-20608-z
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发表时间：
2021-01-27
影响因子：
16.6
通讯作者：
Stanley RE
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pillon MC;Frazier MN;Dillard LB;Williams JG;Kocaman S;Krahn JM;Perera L;Hayne CK;Gordon J;Stewart ZD;Sobhany M;Deterding LJ;Hsu AL;Dandey VP;Borgnia MJ;Stanley RE
Nsp 15是一种在冠状病毒中保守的尿苷特异性核糖核酸内切酶，它加工病毒RNA以逃避宿主防御系统的检测。来自不同冠状病毒的Nsp 15的晶体结构显示出共同的六聚体组装，但该酶如何识别和处理RNA仍然知之甚少。在这里，我们报告了一系列的cryo-EM重建SARS-CoV-2 Nsp 15，在载脂蛋白和UTP结合状态。cryo-EM重建，结合生物化学，质谱和分子动力学，揭示了关键活性位点残基如何识别尿苷和促进磷酸二酯键催化的分子细节。质谱分析揭示了环状磷酸裂解产物的积累，而载脂蛋白和UTP结合的数据集的分析揭示了晶体结构未观察到的构象动力学，这可能对促进底物识别和调节核酸酶活性很重要。总的来说，这些发现促进了对Nsp 15如何处理病毒RNA的理解，并为开发新的治疗方法提供了结构框架。Nsp 15是一种存在于所有冠状病毒中的尿苷特异性核糖核酸内切酶。在这里，作者确定了SARS-CoV-2 Nsp 15在apo和UTP结合状态下的cryo-EM结构，这些结构与生化实验，质谱和分子动力学模拟一起提供了对Nsp 15催化机制及其构象动力学的见解。
Nsp15, a uridine specific endoribonuclease conserved across coronaviruses, processes viral RNA to evade detection by host defense systems. Crystal structures of Nsp15 from different coronaviruses have shown a common hexameric assembly, yet how the enzyme recognizes and processes RNA remains poorly understood. Here we report a series of cryo-EM reconstructions of SARS-CoV-2 Nsp15, in both apo and UTP-bound states. The cryo-EM reconstructions, combined with biochemistry, mass spectrometry, and molecular dynamics, expose molecular details of how critical active site residues recognize uridine and facilitate catalysis of the phosphodiester bond. Mass spectrometry revealed the accumulation of cyclic phosphate cleavage products, while analysis of the apo and UTP-bound datasets revealed conformational dynamics not observed by crystal structures that are likely important to facilitate substrate recognition and regulate nuclease activity. Collectively, these findings advance understanding of how Nsp15 processes viral RNA and provide a structural framework for the development of new therapeutics. Nsp15 is a uridine specific endoribonuclease present in all coronaviruses. Here, the authors determine the cryo-EM structures of SARS-CoV-2 Nsp15 in the apo and UTP-bound states, which together with biochemical experiments, mass spectrometry and molecular dynamics simulations provide insights into the catalytic mechanism of Nsp15 and its conformational dynamics.
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