生物通报道：三月十三日，来自清华大学、南开大学和中科院生物物理研究所的研究人员，在中科院院士饶子和的带领下，在国际著名学术期刊《The Journal of Biological Chemistry》发表题为“Structural View and Substrate Specificity of Papain-like Protease from Avian Infectious Bronchitis Virus”的研究成果。这项研究解开了禽传染性支气管炎病毒（IBV）的木瓜样蛋白酶（PLpro）的晶体结构，发现IBV的PLpro以不同于其他PLpro的催化效率进行去泛素化，从而为开发抗病毒药物提供了一种框架。

本文通讯作者饶子和院士，现任清华大学长江学者特聘教授，分子生物物理与结构生物学家，中科院生物物理所所长、学术委员会主任，生物大分子国家重点实验室主任，中国科学院院士。他主要从事与重大疾病或重要生理功能相关的蛋白质三维结构、功能以及蛋白质工程与创新药物的研究。作为首席科学家或项目负责人承担并主持了包括国家“973”、“863”、“重大专项”、“自然科学基金”在内的多项重要科研项目，取得了重要成果。迄今，他的研究组已系统地表达出234个与人类健康密切相关的重要蛋白质，解析出50多个重要蛋白质的结构，在包括Cell、Nature、PNAS、JMB、JBC、JACSD等国际权威杂志上发表学术论文100多篇。延伸阅读：饶子和等Nature揭示“脱衣壳”：阻击甲肝病毒。

冠状病毒（CoVs）的木瓜样蛋白酶（PLpro）可进行非结构性蛋白的蛋白水解成熟，在病毒复制过程中发挥作用，并完成宿主细胞因子的去泛素化，以破坏抗病毒反应。禽传染性支气管炎病毒（IBV）是在鸡支气管炎的病原体，每年导致全球家禽业巨大的经济损失，编码PLpro。这个PLpro的底物特异性仍不清楚。

在这项研究中，研究人员表明，IBV的PLpro可将Lys48-和Lys63-连接的聚泛素链降解成单泛素体，而不是线性的多泛素体。为了解释底物的特异性，该研究小组解开了IBV的 PLpro的晶体结构（在2.15-Å分辨率）。整体结构让人想起严重急性呼吸综合征冠状病毒PLpro的结构。然而，不同于严重急性呼吸综合征冠状病毒PLpro，其缺乏去泛素化酶的封闭回路（BL）1，IBV PLpro具有短的BL1样环。

对一个保守的催化三分子（由cys101、His264和Asp275组成）的访问，是由弹性BL2调节。一个泛素结合的IBV冠状病毒PLpro模型，在PLpros底物结合位点出现关键差异。特别是，P3和P4次位点以及与泛素β桶状结构相互作用的残基是不同的，从而表明不同的催化效率和底物特异性。该研究表明，IBV PLpro以不同的催化效率裂解肽底物KKAG-7-amino-4-methylcoumarin和LRGG-7-amino-4-methylcoumarin。这些结果表明，IBV PLpro的底物特异性不同于其他PLpros，IBV PLpro可能靶定不同的泛素化宿主因子，来帮助病毒的传播。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Structural View and Substrate Specificity of Papain-like Protease from Avian Infectious Bronchitis Virus
Abstract: Papain-like protease (PLpro) of coronaviruses (CoVs) carries out proteolytic maturation of non-structural proteins that play a role in replication of the virus and performs deubiquitination of host cell factors to scuttle antiviral responses. Avian infectious bronchitis virus (IBV), the causative agent of bronchitis in chicken that results in huge economic losses every year in the poultry industry globally, encodes a PLpro. The substrate specificities of this PLpro are not clearly understood. Here, we show that IBV PLpro can degrade Lys48- and Lys63-linked polyubiquitin chains to monoubiquitin but not linear polyubiquitin. To explain the substrate specificities, we have solved the crystal structure of PLpro from IBV at 2.15-Å resolution. The overall structure is reminiscent of the structure of severe acute respiratory syndrome CoV PLpro. However, unlike the severe acute respiratory syndrome CoV PLpro that lacks blocking loop (BL) 1 of deubiquitinating enzymes, the IBV PLpro has a short BL1-like loop. Access to a conserved catalytic triad consisting of Cys101, His264, and Asp275 is regulated by the flexible BL2. A model of ubiquitin-bound IBV CoV PLpro brings out key differences in substrate binding sites of PLpros. In particular, P3 and P4 subsites as well as residues interacting with the β-barrel of ubiquitin are different, suggesting different catalytic efficiencies and substrate specificities. We show that IBV PLpro cleaves peptide substrates KKAG-7-amino-4-methylcoumarin and LRGG-7-amino-4-methylcoumarin with different catalytic efficiencies. These results demonstrate that substrate specificities of IBV PLpro are different from other PLpros and that IBV PLpro might target different ubiquitinated host factors to aid the propagation of the virus.