2020年4月Science期刊不得不看的亮点研究

细菌表达的全长SARS-CoV-2 nsp12（残基S1-Q932）与nsp7（残基S1-Q83）和nsp8（残基A1-Q198）孵育在一起，然后纯化出所形成的复合物。在这种复合物的存在下制备出低温电镜网格，初步筛选后发现这种网格具有良好的分散性和极佳的颗粒密度。在收集和处理7994个显微影片后，这些研究人员在2.9埃的分辨率下实现对nsp12单体分别与nsp12-nsp8二聚体和 nsp8单体形成的复合物的三维重建，正如之前在SARS-CoV中观察到的那样。除了nsp12-nsp7-nsp8复合物，他们还观察到了对应于nsp12-nsp8二聚体以及单个nsp12单体的单颗粒类型，但这些都没有给出原子分辨率下的三维重建。然而，nsp12-nsp7-nsp8复合物的三维重建提供了完整的结构分析信息。

8.

doi:10.1126/science.abb4489

一个中国科学家团队最近开发了两种抑制SARS-CoV-2主要蛋白酶(Mpro)的新化合物，其中一种是进一步临床研究的良好候选药物。这项研究于4月22日在线发表在Science上，由中科院上海药物研究所柳红、许叶春、蒋华良院士团队、中科院武汉病毒研究所张磊砢/肖庚富团队和上海科技大学杨海涛/饶子和团队合作完成。

在分析了SARS-CoV-2 Mpro的底物结合位点后，科学家们设计并合成了两种化合物，11a和11b。研究人员随后使用基于荧光共振能量转移(FRET)的剪切实验测定了两种药物的IC50值。结果显示11a和11b都具有优异的SARS-CoV-2 Mpro抑制活性，其IC50值分别为0.053±0.005μM和0.040±0.002μM。

研究人员还使用了免疫荧光、实时荧光定量PCR和噬菌斑检测来监测11a和11b的抗病毒活性。结果表明，化合物11和11 b在细胞实验中表现出优异的抗SARS-CoV-2感染的能活性(例如噬菌斑实验检测出的EC50值分别为0.53±0.01μMμM和0.72±0.09，)。此外，这些化合物在体内表现出良好的药代动力学性能，表明它们是有希望的候选药物。然而，化合物11a的低毒性使它特别有希望。

为了阐明化合物11a和11b抑制SARS-CoV-2 Mpro的机制，科学家们以1.5埃的分辨率测定了配合物Mpro-11a (PDB： 6LZE)和Mpro-11b (PDB： 6M0K)的高分辨率晶体结构。这些配合物的高分辨率晶体结构不仅说明了SARS-CoV-2 Mpro可以与11a/11b相互作用，而且揭示了SARS-CoV-2的抑制机制。高分辨率的复合物分析有助于药物化学家设计新的抑制剂来对抗SARS-CoV-2。

本研究表明，基于结构的药物设计是设计针对SARS-CoV-2的特异性抗病毒先导药物的有效策略。化合物11a的临床前研究正在进行中。该团队决定与世界各地的科学家分享研究数据，以加速抗SARS-CoV-2药物的开发。

9.

doi:10.1126/science.aay0688

虽然遗传信息通常编码在DNA中，并通过DNA模板复制的方式传递，但是RNA也可以作为遗传物质通过RNA模板复制的方式传递。人们已经描述了两类蛋白催化的RNA复制系统。在第一种RNA复制系统中，专门的RNA依赖性RNA聚合酶复制流感病毒和登革热病毒等RNA病毒的基因 组。在第二种RNA复制系统中，通常参与DNA转录成RNA的细胞酶可以复制某些RNA，比如植物类病毒（viroid）和人类丁型肝炎病毒（HDV）。利用DNA依赖性RNA聚合酶进行复制的RNA的多样性和潜在的分子机制尚未得到充分研究。先前已经描述了可以通过噬菌体T7 DNA依 赖性RNA聚合酶（T7 RNAP）在体外复制的五种RNA序列。这些可复制RNA（replicating RNA）的起源和T7 RNAP的复制要求尚不清楚。

在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员应用了下一代测序、微流控技术和生物信息学来解决（i）DNA依赖性RNA聚合酶如何复制RNA，（ii）哪些RNA模板可被有效地复制，（iii）可复制RNA的起源。相关研究结果发表在2020年4月10日的Science期刊上，论文 标题为“Transcription polymerase–catalyzed emergence of novel RNA replicons”。

图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.aay0688。 这些研究人员在没有明确添加模板的情形下建立了一系列T7 RNAP反应。这些反应产生具有不同序列的RNA复制子（RNA replicon），不过这些复制子具有由双向重复（在整个RNA长度上较长的反向重复）和四向重复（较短的反向重复嵌入在双向重复的每个臂中）确定的一 致性结构框架。