病毒基因傳送構造門戶端點之三度結構

論文：Olia, A. S. et al. Nature Structural and Molecular Biology. 18, 597–604 (2011)

報告者：費俊憲              時間：14:10~15:00, 九月二十一日,2011

講評老師：羅玉枝 老師      地點：601教室

摘要：

        雙股DNA病毒如噬菌體和泡疹病毒會經由一種特殊的DNA通道傳送遺傳物質，也就是門戶蛋白(portal protein)。在病毒組成過程中，末端酶會接上門戶蛋白而後將DNA包裹進病毒殼體1。相反的，門戶蛋白也與病毒將基因打入宿主細胞有關2。在這篇研究中，作者解了兩個噬菌體P22十二聚體門戶蛋白的立體結構。首先，門戶蛋白N端片段(第1~602個胺基酸，代稱為門戶核心)的結構被解至3.25 Å的解析度。結構顯示門戶核心蛋白會接上十二個gp4次單元型成約11 MDa大小的組合物(圖一)。每個門戶蛋白次單元之間是經由離子鍵的力量穩定。每個gp4次單元坐落在兩兩門戶蛋白之間，此複合物則是以離子鍵與氫鍵穩定結構。另外，全長的門戶蛋白結構顯示在C端的區域會形成一個獨特的約200 Å長的α-螺旋槍管構造(圖二)。此槍管構造坐落在整個病毒顆粒中央，並且此構造在Podoviridae家族中具有高度保留性。全長的門戶蛋白由一個中空漏斗狀的中心為本體，向外延伸出一個槍管結構，型成一個直徑約40 Å 的DNA傳送管狀構造(圖三)。這樣的直徑大小足以讓雙股DNA通過，並且能阻擋不必要的蛋白質進入病毒外殼。作者認為這樣的槍管結構會參與病毒合成過程中DNA包裹入病毒外殼的步驟，並且能增加感染宿主細胞時，將DNA打入的準確性3。。由於病毒合成包裹DNA以及感染時住射DNA的機制目前尚未明瞭，此篇研究的結果能夠對未來的研究上提供更多的基礎知識。

圖一

圖二

圖三

參考資料：

1.     Lander, G. C. et al. Science. 312, 1791-1795 (2006). The Structure of an Infectious P22 Virion Shows the Signal for Headful DNA Packaging

2.     Hartwieg, E et al. Biophysical Journal. 49, 24–26 (1986). DNA injection apparatus of phage P22.

3.     Casjens, S. R. Nature reviews. 9, 647-657 (2011). The DNA-packaging nanomotor of tailed bacteriophages.