撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

2022 年 10 月 4 日，清華大學婁智勇教授、饒子和院士、上海科技大學高巖副研究員作為共同通訊作者，閆利明、黃羽岑、葛基、劉震宇作為共同第一作者，在國際頂尖學術(shù)期刊Cell 上發(fā)表了題為：A mechanism for SARS-CoV-2 RNA capping and its inhibition by nucleotide analogue inhibitors 的研究論文【1】。

該論文報道了在新冠病毒（SARS-CoV-2）中發(fā)現(xiàn)的一種生物界中全新的 RNA 加帽途徑，以及核苷類抗病毒藥物抑制該過程的分子機制，并提出全新的“induce-and-lock”的藥物設(shè)計策略，為進一步開發(fā)高親和力的新型抗病毒藥物提供了一個新穎的角度。

2025 年 8 月 7 日，洛克菲勒大學的研究人員在Cell期刊發(fā)表了題為：The mechanism for GTP-mediated RNA capping by the SARS-CoV-2 NiRAN domain remains unresolved 的文章【2】。

該文章質(zhì)疑了上述研究結(jié)論，認為新冠病毒（SARS-CoV-2）的 NiRAN 結(jié)構(gòu)域通過 GTP 介導的 RNA 加帽機制，缺乏實驗支持，其機制仍未得到闡明。

冠狀病毒的 Nidovirus RdRp 相關(guān)核苷酸轉(zhuǎn)移酶（NiRAN）結(jié)構(gòu)域通過 GDP 聚核糖核苷酸轉(zhuǎn)移酶反應啟動 mRNA 加帽過程，RNA 與 nsp9 形成共價鍵。GDP 是此反應的首選底物，但 NiRAN 結(jié)構(gòu)域也能利用 GTP 來生成真實的 5' RNA 帽結(jié)構(gòu)，盡管 GTP 介導的機制尚不清楚。

婁智勇等人的這項研究指出，他們通過分析 SARS-CoV-2 的 NiRAN 結(jié)構(gòu)域與 β-γ 不可水解的 GTP 類似物（GMPPNP）和 RNA-nsp9 的冷凍電鏡（cryo-EM）結(jié)構(gòu)中捕獲的催化中間體，闡明了反應機制（PDB：8GWE）。

然而，用于推導 PDB：8GWE 的冷凍電鏡數(shù)據(jù)并不支持 GMPPNP 存在于 NiRAN 活性位點，且由此得出的原子模型與基本化學原理不符。因此得出結(jié)論——論文中的結(jié)論缺乏實驗支持，SARS-CoV-2 的 NiRAN 結(jié)構(gòu)域通過 GTP 介導 RNA 加帽的機制仍未得到闡明。

對于上述質(zhì)疑，研究團隊在Cell發(fā)布了回應文章【3】。

新冠病毒（SARS-CoV-2）的 NiRAN 結(jié)構(gòu)域啟動 RNA 加帽。之前的研究結(jié)果表明，GTP 和 GDP 均可被 NiRAN 利用，生成 GpppA 以及 RNA-nsp9；然而，NiRAN 的 G-口袋底物選擇機制及其工作原理仍不清楚。

Small等人對非水解的 GTP 類似物 GMPPNP 在 RTC:RNA-nsp9:GMPPNP 結(jié)構(gòu)（PDB：8GWE）的 G 口袋中的結(jié)合提出了質(zhì)疑，并認為 GTP 介導的 RNA 加帽機制仍未得到闡明。在此，我們展示了從原始數(shù)據(jù)得出的優(yōu)化密度，以支持 GMPPNP 的建模，并揭示了為何替代的數(shù)據(jù)處理方法未能獲得密度結(jié)果。我們通過使用 GTP、GDP、GMPPNP 和 GDP·BeF?? 作為探針，提供了額外的生化和結(jié)構(gòu)證據(jù)，以闡明 GTP 介導的 RNA 加帽機制，并通過使用 GTP 和 GDP 作為底物來調(diào)和目前所知的兩種模型。

這篇回應文章通過高分辨率結(jié)構(gòu)解析與多維度生化驗證，揭示了 NiRAN 的 GTP 介導 RNA 加帽機制，并對的質(zhì)疑文章提供了系統(tǒng)性解答。

論文鏈接：

1. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01256-9

2. https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00632-4

3. https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00633-6