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高分辨率观察 HIV-1 逆转录酶起始复合物及 NNRTI 类药物的抑制作用。

High-resolution view of HIV-1 reverse transcriptase initiation complexes and inhibition by NNRTI drugs.

机构信息

Department of Structural Biology, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA, USA.

Department of Molecular and Cellular Physiology, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA, USA.

出版信息

Nat Commun. 2021 May 4;12(1):2500. doi: 10.1038/s41467-021-22628-9.

DOI:10.1038/s41467-021-22628-9
PMID:33947853
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8096811/
Abstract

Reverse transcription of the HIV-1 viral RNA genome (vRNA) is an integral step in virus replication. Upon viral entry, HIV-1 reverse transcriptase (RT) initiates from a host tRNA primer bound to the vRNA genome and is the target of key antivirals, such as non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTIs). Initiation proceeds slowly with discrete pausing events along the vRNA template. Despite prior medium-resolution structural characterization of reverse transcriptase initiation complexes (RTICs), higher-resolution structures of the RTIC are needed to understand the molecular mechanisms that underlie initiation. Here we report cryo-EM structures of the core RTIC, RTIC-nevirapine, and RTIC-efavirenz complexes at 2.8, 3.1, and 2.9 Å, respectively. In combination with biochemical studies, these data suggest a basis for rapid dissociation kinetics of RT from the vRNA-tRNA initiation complex and reveal a specific structural mechanism of nucleic acid conformational stabilization during initiation. Finally, our results show that NNRTIs inhibit the RTIC and exacerbate discrete pausing during early reverse transcription.

摘要

HIV-1 病毒 RNA 基因组(vRNA)的逆转录是病毒复制的一个重要步骤。在病毒进入后,HIV-1 逆转录酶(RT)从与 vRNA 基因组结合的宿主 tRNA 引物开始,并成为关键抗病毒药物的靶点,如非核苷逆转录酶抑制剂(NNRTIs)。启动过程非常缓慢,vRNA 模板上有离散的暂停事件。尽管之前对逆转录酶起始复合物(RTIC)进行了中等分辨率的结构特征描述,但需要更高分辨率的 RTIC 结构来了解启动所依据的分子机制。在这里,我们报告了核心 RTIC、RTIC-奈韦拉平、RTIC-依非韦伦复合物的冷冻电镜结构,分辨率分别为 2.8、3.1 和 2.9 Å。结合生化研究,这些数据表明 RT 从 vRNA-tRNA 起始复合物快速解离的动力学基础,并揭示了起始过程中核酸构象稳定的特定结构机制。最后,我们的结果表明,NNRTIs 抑制 RTIC 并在早期逆转录过程中加剧离散暂停。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/7da6/8096811/677a16b344cb/41467_2021_22628_Fig3_HTML.jpg
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