核酸聚合酶是核酸生物合成的分子機器，是實現(xiàn)核酸遺傳信息復(fù)制和傳遞的關(guān)鍵蛋白。在模板序列的指導(dǎo)下，聚合酶以NTP或dNTP為底物將單磷酸核苷（NMP）逐個添加到產(chǎn)物鏈上。每一次添加過程又稱核苷酸添加循環(huán)（nucleotide addition cycle或NAC），由底物結(jié)合并誘導(dǎo)活性中心關(guān)閉、磷�；D(zhuǎn)移反應(yīng)以及聚合酶向模板下游轉(zhuǎn)位三個主要步驟構(gòu)成，其分子機制是聚合酶領(lǐng)域的核心研究內(nèi)容。
RNA病毒對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，超過三分之二的傳染性疾病由RNA病毒引起，這類病毒的基因組復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄由依賴RNA的RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase 或 RdRP）執(zhí)行。前期研究表明，RdRP與DNA聚合酶、依賴DNA的RNA聚合酶、反轉(zhuǎn)錄酶等其他主要類型的聚合酶相比，在活性中心關(guān)閉和轉(zhuǎn)位這兩個關(guān)鍵步驟上具有鮮明的獨特性，解析其精確機制將對相關(guān)抗病毒研究提供重要依據(jù)。中國科學(xué)院武漢病毒研究所研究員龔鵬在前期工作中通過解析脊髓灰質(zhì)炎病毒（poliovirus或PV）RdRP-RNA-NTP復(fù)合物系列晶體結(jié)構(gòu)揭示了RdRP活性中心關(guān)閉的獨特模式，同時提出了RdRP轉(zhuǎn)位中間體假設(shè)（Gong and Peersen, 2010）。龔鵬研究團(tuán)隊以手足口病的主要病原體腸道病毒71型（enterovirus 71或EV71）的RdRP為研究對象，通過獲取多種類型的RdRP復(fù)合物晶體并系統(tǒng)性地嘗試在晶體中實現(xiàn)單次和多次核苷酸添加，于近期報道了包括首個轉(zhuǎn)位中間體在內(nèi)的七個RdRP復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)，分辨率為2.5-2.9埃。相關(guān)論文于7月12日正式發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）上。
此次報道的轉(zhuǎn)位中間體結(jié)構(gòu)顯示，RdRP模板和產(chǎn)物雙鏈在轉(zhuǎn)位中采取了不對稱的運動模式，產(chǎn)物鏈的轉(zhuǎn)位顯著領(lǐng)先于模板鏈，為進(jìn)一步剖析轉(zhuǎn)位機制提供了關(guān)鍵信息。此項研究很快在Faculty of 1000上獲得著名聚合酶專家Katsuhiko Murakami教授“Exceptional”級別的推薦，并指出：“結(jié)構(gòu)所展示的核酸雙鏈不對稱運動從未被觀測到，甚至從未被考慮到；因此這項研究非常具備對核酸聚合酶領(lǐng)域產(chǎn)生高度影響的潛力。”
此項研究主要受到中科院“百人計劃”項目和科技部“973”項目“重要病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制蛋白復(fù)合體的結(jié)構(gòu)功能研究”（2013CB911100，項目首席科學(xué)家為研究員陳新文）的支持。論文的第一作者為博士生舒波。
圖：病毒RdRP轉(zhuǎn)位中間體結(jié)構(gòu)。淺藍(lán)色鏈和綠色鏈分別為模板和產(chǎn)物RNA的骨架在轉(zhuǎn)位前的參考狀態(tài)，橙色雙鏈為轉(zhuǎn)位中的狀態(tài)。通過比較兩種狀態(tài)中以球形顯示的骨架磷原子的相對位置，可清晰看到產(chǎn)物鏈向上游（圖中左側(cè)）移動的幅度大幅領(lǐng)先于模板鏈。（圖片由逯國亮、舒波和龔鵬共同提供）
