Science|铁硫簇——抑制新冠病毒复制的新靶点|rna|新冠病毒|细胞|蛋白|铁硫

新冠病毒持续威胁全球健康，截止目前全球感染人数超过一亿七千万人，死亡人数达370多万人。新冠病毒的RNA依赖RNA聚合酶(RdRp)是病毒复制的核心组件，包括nsp12、nsp7和nsp8等。之前的研究已经采用冷冻电镜技术解析了新冠病毒RdRp的三维结构，在所有结构中都存在锌离子和金属结合蛋白基序，由于蛋白纯化过程往往会导致锌离子取代内源的铁硫簇，那么这些内源的铁硫簇是否也在新冠病毒RNA聚合酶中发挥作用呢？

近日，美国国家癌症研究所的研究者在国际顶级期刊Science上发表论文，题为“Fe-S cofactors in the SARS-CoV-2 RNA-dependent RNA polymerase are potential antiviral targets ”，研究者发现新冠病毒RNA聚合酶催化亚基存在铁硫簇，对于病毒的复制至关重要，利用氧化剂破坏铁硫簇能够有效抑制病毒。

研究者利用先前开发的技术对新冠病毒蛋白铁硫簇辅因子进行了鉴定，结果发现新冠病毒nsp12存在保守的亮氨酸-精氨酸-酪氨酸基序，可能与伴侣蛋白HSC20结合，该蛋白参与铁硫簇生物合成与转移。通过pull-down蛋白捕获和免疫共沉淀试验，研究者发现野生型nsp12能够与HSC20结合，而将基序突变为丙氨酸后则不能结合。进一步研究者分析了nsp12是否具有铁硫簇，研究者利用铁的同位素标记法结合RNA干扰，证实了的确存在铁硫簇。利用穆斯堡尔光谱仪分析铁硫簇的组成，结果表明该结构含有2个[Fe4S4]。与铁硫簇结合的RNA聚合酶复合体对引物、模板的亲和力、聚合酶活性都明显较高。

通过与解析的结构比对，研究者发现铁硫簇位于NiRAN和催化结构域间，可能直接影响聚合酶活性。缺少其中一个铁硫簇明显影响了聚合酶的活性，而缺失另一个则影响与解旋酶的结合。

由于铁硫簇易受氧化剂的破坏，研究者尝试利用一种稳定的有机含氮氧化物TEMPOL，特异性氧化并解离铁硫簇。TEMPOL体外处理的RdRp失去了铁硫簇，导致聚合酶活性下降，而与此同时线粒体含铁硫簇的酶复合体、胞质铁硫簇酶都未受到影响。一氧化氮供体DEA/NO也能发挥类似作用。研究者在细胞模型上测试了TEMPOL，发现该化合物既能够抑制RdRP，又能够与瑞德西韦协同发挥作用。0.4mM浓度TEMPOL可以使病毒滴度下降10^5倍，远低于其细胞毒性浓度。