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高分辨率的 HIV-1 Gag 切割突变体结构决定了病毒成熟的结构转换。

High-resolution structures of HIV-1 Gag cleavage mutants determine structural switch for virus maturation.

机构信息

Structural and Computational Biology Unit, European Molecular Biology Laboratory (EMBL), 69117 Heidelberg, Germany.

Molecular Medicine Partnership Unit, EMBL and Universitätsklinikum Heidelberg, 69117 Heidelberg, Germany.

出版信息

Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 Oct 2;115(40):E9401-E9410. doi: 10.1073/pnas.1811237115. Epub 2018 Sep 14.

DOI:10.1073/pnas.1811237115
PMID:30217893
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6176557/
Abstract

HIV-1 maturation occurs via multiple proteolytic cleavages of the Gag polyprotein, causing rearrangement of the virus particle required for infectivity. Cleavage results in beta-hairpin formation at the N terminus of the CA (capsid) protein and loss of a six-helix bundle formed by the C terminus of CA and the neighboring SP1 peptide. How individual cleavages contribute to changes in protein structure and interactions, and how the mature, conical capsid forms, are poorly understood. Here, we employed cryoelectron tomography to determine morphology and high-resolution CA lattice structures for HIV-1 derivatives in which Gag cleavage sites are mutated. These analyses prompt us to revise current models for the crucial maturation switch. Unlike previously proposed, cleavage on either terminus of CA was sufficient, in principle, for lattice maturation, while complete processing was needed for conical capsid formation. We conclude that destabilization of the six-helix bundle, rather than beta-hairpin formation, represents the main determinant of structural maturation.

摘要

HIV-1 的成熟过程通过 Gag 多聚蛋白的多次蛋白水解切割发生,导致病毒颗粒发生感染所需的重排。切割导致 CA(衣壳)蛋白 N 端形成β发夹结构,并丢失由 CA 末端和相邻 SP1 肽形成的六螺旋束。单个切割如何导致蛋白质结构和相互作用的变化,以及成熟的锥形衣壳如何形成,这些都知之甚少。在这里,我们使用冷冻电子断层扫描来确定 HIV-1 衍生物的形态和高分辨率 CA 晶格结构,其中 Gag 切割位点发生突变。这些分析促使我们修订当前的关键成熟转换模型。与之前提出的模型不同,CA 两端的切割原则上足以使晶格成熟,而锥形衣壳的形成则需要完全加工。我们得出的结论是,六螺旋束的不稳定性,而不是β发夹形成,是结构成熟的主要决定因素。

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