寻找可能的SARS冠状病毒 N蛋白和RNA结合位点

石磊，张其鹏，芮伟，卢铭
(北京大学医学部生物信息组 100083)
1.Background  
   
  Nucleocapsid protein (N蛋白)是冠状病毒(Coronavirus)一种重要的结构蛋白。在成熟的病毒颗粒中，N蛋白和RNA结合位于病毒颗粒的核心。N蛋白在冠状病毒的生理过程中有两个方面的作用：1. 在病毒包装的过程中和病毒RNA结合并与M蛋白(small membrane protein)相互作用使病毒RNA和N蛋白复合体被包裹进病毒衣壳中。2. 在病毒RNA的转录和复制过程中与mRNA有相互作用，可能影响病毒RNA的转录和复制 。在前一个过程中，存在一个N蛋白和病毒RNA相互识别的过程。N蛋白只会和完整的病毒RNA结合，也只有这样的复合体才会被M蛋白包裹起来。一般认为，N蛋白通过识别病毒RNA中一个CDS－orf1ab 3'端的一段核酸序列(packaging signal)来区别完整的病毒RNA和RNA片断。在鼠肝炎病毒(murine hepatitis virus)中的研究表明packaging signal位于病毒RNA 20304－20364的位置，长为69nt（Fosmire JA, et al 1992）。对鼠肝炎病毒N蛋白的研究表明，N蛋白存在三个保守的domain(Parker MM, et al 1990)，位于第二个domain中的一段序列(177－231)具有RNA结合活性(Nelson GW, et al 2000)，序列中存在SRXX的特征序列。  
 
2.方法
 
    从NCBI获取SARS virus, Human coronavirus 229E, murine hepatitis virus, Bovine coronavirus, Avian infectious bronchitis virus的N蛋白的氨基酸序列。将以上氨基酸序列提交EMBL的Clustalw进行序列比对  
 
3.SARS N蛋白RNA结合位点分析
 
  我们对从NCBI获得的几种冠状病毒的N蛋白序列进行了序列比对（包括human coronavirus 229E, murine hepatitis virus, SARS virus, Bovine coronavirus, Avian infectious bronchitis virus），结果见Fig. 1。从结果看，各个冠状病毒N蛋白同源性很低，存在两个保守氨基酸集中的区域，其生物学意义不明。SARS N蛋白的178－205，也就是在第一个保守氨基酸集中区域的末尾，存在一个SRXX富集区，鼠肝炎病毒的相应区域正好是其RNA结合区，推测这个区域有可能是SARS N蛋白的RNA结合区的一部分。  
 
 
Fig.1.几种冠状病毒nucleocapsid protein 氨基酸序列比对结果(软件：EMBL Clustalw)。
包括Bovine coronavirus, Murine hepatitis virus, SARS virus, human coronavirus 229E, Avian infectious bronchitis virus
 
参考文献：
1.Identification and characterization of a coronavirus packaging signal
2.Sequence comparison of the N genes of five strains of the coronavirus mouse hepatitis virus suggests a three domain structure for the nucleocapsid protein
3.High affinity interaction between nucleocapsid protein and leader/intergenic sequence of mouse hepatitis virus RNA