Structure and Function of Essential Nucleoprotein Complexes Along a Viral Genome Packaging Pathway

病毒基因组包装途径中必需核蛋白复合物的结构和功能

基本信息

  • 批准号:
    10660775
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45.17万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-05-01 至 2027-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY A key step in the assembly of the large double-stranded DNA (dsDNA) viruses is packaging of a genome into a pre-assembled procapsid by an ATP-driven motor complex. In the herpesviruses and many bacteriophages, packaging is catalyzed by a terminase enzyme that utilizes a concatemeric genome substrate. To accomplish this, terminase enzymes assemble into distinct initiation, motor and termination complexes to processively excise an individual genome from the concatemer, and concomitantly package it into the capsid. This requires that the enzymes cycle between stable nuclease and dynamic motor intermediates. While our understanding of packaging initiation and motor translocation is extensive, termination of genome packaging remains ill-studied and poorly characterized in all viruses, primarily because defined experimental systems have not been developed. Phage  is an exception wherein rigorous biochemical assays allow molecular dissection of the entire assembly pathway. This multi-PI application proposes to use phage  to interrogate termination, the final and most poorly characterized step in the packaging pathway. Two fundamental questions central to genome packaging are addressed; (i) how does the translocating motor recognize the genome end while also sensing that a sufficient length of DNA has been packaged, transition to a site-specifically bound nuclease complex, and (ii) how do “finishing proteins” promote end maturation and terminase ejection from the nucleocapsid without loss of the tightly packaged DNA. We describe highly integrated and synergistic biochemical, biophysical, single-molecule and structural approaches to characterize this conserved and essential, yet largely unstudied step in virus assembly. Given that this process is strongly conserved in all of the dsDNA viruses, both prokaryotic and eukaryotic, and the commonality of initiation-translocation-termination pathways in biology, the results will have broad implications in virology and cell biology.
项目概要 组装大型双链 DNA (dsDNA) 病毒的关键步骤是包装 由 ATP 驱动的运动复合体将基因组转化为预组装的衣壳。 和许多噬菌体一样,包装是由末端酶催化的,该酶利用 为了实现这一点,末端酶组装成不同的基因组底物。 启动、运动和终止复合体,以逐步从基因组中切除单个基因组 串联体,并同时将其包装到衣壳中,这需要酶循环。 稳定核酸酶和动态运动中间体之间的关系。 包装起始和运动易位广泛,基因组包装终止 在所有病毒中仍然没有得到充分的研究和表征,主要是因为定义的实验 噬菌体系统尚未开发出来,严格的生化测定是一个例外。 允许对整个组装途径进行分子解剖。 使用噬菌体来询问终止,这是终止过程中最后也是最不明确的步骤 包装途径。解决了基因组包装的两个基本问题; 易位马达如何识别基因组末端,同时也感知到足够的 DNA 长度已被包装,转变为位点特异性结合的核酸酶复合物,并且 (ii)“整理蛋白”如何促进末端成熟和终止酶从 我们描述了高度集成且不丢失紧密包装的 DNA 的核衣壳。 协同生化、生物物理、单分子和结构方法来表征 鉴于此过程,这是病毒组装过程中保守且重要但基本上未被研究的步骤。 在所有 dsDNA 病毒(原核病毒和真核病毒)中都高度保守,并且 生物学中起始-易位-终止途径的共性,结果将具有广泛的意义 对病毒学和细胞生物学的影响。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
ATP serves as a nucleotide switch coupling the genome maturation and packaging motor complexes of a virus assembly machine.
ATP 充当连接基因组成熟和病毒组装机的包装运动复合体的核苷酸开关。
  • DOI:
    10.1093/nar/gkaa205
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Yang,Qin;Catalano,CarlosE
  • 通讯作者:
    Catalano,CarlosE
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