Структурные мотивы и трёхмерные модели хеликазы (NS3) и РНК-зависимой РНК-полимеразы (NS5) флавиподобного Kindia tick virus (unclassified Flaviviridae)

Обложка
  • Авторы: Гладышева А.А.1,2, Гладышева А.В.1, Терновой В.А.1, Локтев В.Б.1,2
  • Учреждения:
    1. ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)
    2. ФГАОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет» Министерства образования и науки РФ
  • Выпуск: Том 68, № 1 (2023)
  • Страницы: 7-17
  • Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
  • URL: https://journal-vniispk.ru/0507-4088/article/view/125761
  • DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-142
  • ID: 125761

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Kindia tick virus (KITV) – недавно обнаруженный сегментированный неклассифицированный флавиподобный вирус семейства Flaviviridae, переносимый клещами и предположительно патогенный для человека.

Цель работы – поиск структурных мотивов вирусных полипептидов и моделирование пространственной структуры вирусных белков NS3 и NS5 многокомпонентного флавиподобного KITV.

Материалы и методы. Использованы полногеномные последовательности KITV, вирусов Зика, денге, японского энцефалита, Западного Нила и жёлтой лихорадки из базы данных GenBank. Биоинформатический анализ выполнен с помощью пакета программ AlphaFold2, RCSB PDB, UCSF Chimera, NCBI BLAST, MOTIF Search, Protomenal, Unipro UGENE, ESPript.

Результаты. Установлено, что структурные белки VP1–VP3 KITV не имеют аналогов с известными в настоящее время вирусными белками. Получены пространственные модели неструктурных белков NS3 и NS5 KITV, обладающие высоким уровнем топологического сходства с белками вирусов клещевого энцефалита и денге. У NS5 KITV обнаружены характерные для флавивирусов домены метилтрансферазы и РНК-зависимой РНК-полимеразы. Последний представлен субдоменами пальцев, ладони и большого пальца, а также типичными структурными мотивами A, B, C, D, E, F. Идентифицированы хеликазный домен и основные структурные мотивы I, Ia, II, III, IV, IVa, V, VI в NS3 KITV. Домена протеазы, типичного для NS3 флавивирусов, обнаружено не было. В аминокислотных последовательностях NS3 и NS5 KITV обнаружены высококонсервативные последовательности протяжённостью 3–7 аминокислот, характерные для KITV и флавивирусов. Картировано восемь аминокислотных замен, характерных для KITV/2018/1 и KITV/2018/2, пять из них локализованы в альфа-спиралях, три – в свободных петлях неструктурных белков.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о структурном и функциональном сходстве белков NS3 и NS5 сегментированного флавиподобного KITV с флавивирусами, что подтверждает их возможную эволюционную взаимосвязь и таксономическое единство.

Об авторах

А. А. Гладышева

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор); ФГАОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет» Министерства образования и науки РФ

Email: gladysheva_aa@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-9490-1939

магистрант, стажер исследователь отдела молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов

Россия, 630559, Новосибирская область, р.п. Кольцово; 630090, г. Новосибирск

А. В. Гладышева

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Автор, ответственный за переписку.
Email: gladysheva_av@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-7396-3954
SPIN-код: 5214-3421
Scopus Author ID: 57194590629

аспирант, младший научный сотрудник отдела молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов

Россия, 630559, Новосибирская область, р.п. Кольцово

В. А. Терновой

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: tern@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0003-1275-171X

к.б.н., ведущий научный сотрудник отдела молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов

Россия, 630559, Новосибирская область, р.п. Кольцово

В. Б. Локтев

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор); ФГАОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет» Министерства образования и науки РФ

Email: loktev@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-0229-321X

д.б.н., профессор, заведующий отделом молекулярной вирусологии флавивирусов и вирусных гепатитов

Россия, 630559, Новосибирская область, р.п. Кольцово; 630090, г. Новосибирск

Список литературы

  1. Ternovoi V.A., Protopopova E.V., Shvalov A.N., Kartashov M.Yu., Bayandin R.B., Tregubchak T.V., et al. Complete coding genome sequence for a novel multicomponent Kindia tick virus detected from ticks collected in Guinea. bioRxiv. 2020. Preprint. https://doi.org/10.1101/2020.04.11.036723
  2. Qin X.C., Shi M., Tian J.H., Lin X.D., Gao D.Y., He J.R., et al. A tick-borne segmented RNA virus contains genome segments derived from unsegmented viral ancestors. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2014; 111(18): 6744–9. https://doi.org/10.1073/pnas.1324194111
  3. Ladner J.T., Wiley M.R., Beitzel B., Auguste A.J., Dupuis A.P., Lindquist M.E., et al. A multicomponent animal virus isolated from mosquitoes. Cell Host Microbe. 2016; 20(3): 357–67. https://doi.org/10.1016/j.chom.2016.07.011
  4. Kholodilov I.S., Litov A.G., Klimentov A.S., Belova O.A., Polienko A.E., Nikitin N.A., et al. Isolation and characterisation of Alongshan virus in Russia. Viruses. 2020; 12(4): 362. https://doi.org/10.3390/v12040362
  5. Zhang X., Wang N., Wang Z., Liu Q. The discovery of segmented flaviviruses: implications for viral emergence. Curr. Opin. Virol. 2020; 40: 11–8. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2020.02.001
  6. Kholodilov I.S., Belova O.A., Morozkin E.S., Litov A.G., Ivannikova A.Y., Makenov M.T., et al. Geographical and tick-dependent distribution of flavi-like Alongshan and Yanggou tick viruses in Russia. Viruses. 2021; 13(3): 458. https://doi.org/10.3390/v13030458
  7. Jia N., Liu H.B., Ni X.B., Bell-Sakyi L., Zheng Y.C., Song J.L., et al. Emergence of human infection with Jingmen tick virus in China: A retrospective study. EBioMedicine. 2019; 43: 317–24. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2019.04.004
  8. Терновой В.А., Гладышева А.В., Семенцова А.О., Зайковская А.В., Волынкина А.С., Котенев Е.С. и др. Обнаружение РНК нового многокомпонентного вируса у больных Крымской-Конго геморрагической лихорадкой на юге России. Вестник Российской академии медицинских наук. 2020; 75(2): 192–34. https://doi.org/10.15690/vramn1192
  9. Emmerich P., Jakupi X., von Possel R., Berisha L., Halili B., Günther S., et al. Viral metagenomics, genetic and evolutionary characteristics of Crimean-Congo hemorrhagic fever orthonairovirus in humans, Kosovo. Infect. Genet. Evol. 2018; 65: 6–11. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2018.07.010
  10. Gao X., Zhu K., Wojdyla J.A., Chen P., Qin B., Li Z., et al. Crystal structure of the NS3-like helicase from Alongshan virus. IUCrJ. 2020; 7(Pt. 3): 375–82. https://doi.org/10.1107/S2052252520003632
  11. Robert X., Gouet P. Deciphering key features in protein structures with the new ENDscript server. Nucleic Acids Res. 2014; 42(W1): W320–4. https://doi.org/10.1093/nar/gku316
  12. Jumper J., Evans R., Pritzel A., Green T., Figurnov M., Ronneberger O., et al. Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold. Nature. 2021; 596(7873): 583–9. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03819-2
  13. Pettersen E.F., Goddard T.D., Huang C.C., Couch G.S., Greenblatt D.M., Meng E.C., et al. UCSF Chimera? A visualization system for exploratory research and analysis. J. Comput. Chem. 2004; 25(13): 1605–12. https://doi.org/10.1002/jcc.20084
  14. Tunyasuvunakool K., Adler J., Wu Z., Green T., Zielinski M., Žídek A., et al. Highly accurate protein structure prediction for the human proteome. Nature. 2021; 596(7873): 590–6. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03828-1
  15. Guo J.J., Lin X.D., Chen Y.M., Hao Z.Y., Wang Z.X., Yu Z.M., et al. Diversity and circulation of Jingmen tick virus in ticks and mammals. Virus Evol. 2020; 6(2): veaa051. https://doi.org/10.1093/ve/veaa051
  16. Du Pont K.E., McCullagh M., Geiss B.J. Conserved motifs in the flavivirus NS3 RNA helicase enzyme. Wiley Interdiscip. Rev RNA. 2022; 13(2): e1688. https://doi.org/10.1002/wrna.1688
  17. Dubankova A., Boura E. Structure of the yellow fever NS5 protein reveals conserved drug targets shared among flaviviruses. Antiviral Res. 2019; 169: 104536. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2019.104536
  18. Duan Y., Zeng M., Jiang B., Zhang W., Wang M., Jia R., et al. Flavivirus RNA-dependent RNA polymerase interacts with genome UTRs and viral proteins to facilitate flavivirus RNA replication. Viruses. 2019; 11(10): 929. https://doi.org/10.3390/v11100929
  19. Lu G., Gong P. A structural view of the RNA-dependent RNA polymerases from the Flavivirus genus. Virus Res. 2017; 234: 34–43. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2017.01.020
  20. Potapova U., Feranchuk S., Leonova G., Belikov S. The rearrangement of motif F in the flavivirus RNA-directed RNA polymerase. Int. J. Biol. Macromol. 2018; 108: 990–8. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.11.009

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Модели пространственной организации NS5: а – наложение моделей пространственных структур NS5: KITV/2018/1 (синий), KITV/2018/2 (зелёный) и вируса денге (красный); б – пространственная модель NS5 KITV/2018/1 с консервативными мотивами A–F; в – наложение пространственных структур NS5 KITV/2018/1 (белый/синий) и KITV/2018/2 (серый/зелёный), где цветом выделены обнаруженные аминокислотные замены.

Скачать (436KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Выравнивание аминокислотных последовательностей NS3 (а) и NS5 (б) KITV с флавивирусами. Красным цветом выделены высококонсервативные аминокислоты, зелёными стрелочками – высококонсервативные аминокислоты, функции которых известны для флавивирусов. Участки аминокислотных последовательностей, соответствующие обнаруженным мотивам, выделены цветными линиями. Элементы вторичной структуры вирусных белков указаны для штамма KITV/2018/1.

Скачать (3MB)
Метаданные

© Гладышева А.А., Гладышева А.В., Терновой В.А., Локтев В.Б., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».