複数のRNA依存性RNAポリメラーゼにおける非触媒イオン結合部位の証拠

触媒中心の近位に位置する高親和性の二価カチオン結合部位は、いくつかのRNA依存性RNAポリメラーゼ（RDRP）で同定されていますが、そのような部位の特性は体系的に研究されていません。ここでは、手のような構造モチーフに従うすべての利用可能なポリメラーゼ構造を、触媒部位に近いが、触媒金属イオンとは異なる二価陽イオンの存在についてスクリーニングされました。このような非触媒イオンは、利用可能な高解像度RDRP構造があったすべてのRNAウイルスファミリーで見つかりました。結合イオンは、常に触媒部位から約6Åの距離にある構造的に類似した場所にありました。さらに、高度に保存されたGDD配列の2番目のアスパラギン酸残基は、研究されたすべてのウイルスRDRPの結合イオンの調整に関与していることがわかりました。これらの結果は、非触媒イオン結合部位が、陽性、一本鎖、および二本鎖RNAウイルス全体で保存されていることを示唆しています。興味深いことに、非触媒イオンも、ヒト免疫不全ウイルスの逆転写酵素で同様の位置で観察されました。さらに、DNA依存性DNAポリメラーゼBファミリーの2人のメンバーが触媒部位から同等の距離でイオンを示しましたが、位置はRDRPの非触媒イオン結合部位とは明らかに異なっていました。

A high-affinity divalent cation-binding site located proximal to the catalytic center has been identified in several RNA-dependent RNA polymerases (RdRps), but the characteristics of such a site have not been systematically studied. Here, all available polymerase structures that follow the hand-like structural motif were screened for the presence of a divalent cation close to the catalytic site but distinct from catalytic metal ions. Such non-catalytic ions were found in all RNA virus families for which there were high-resolution RdRp structures available. Bound ions were always located in structurally similar locations at an approximate 6-Å distance from the catalytic site. Furthermore, the second aspartate residue in the highly conserved GDD sequence was found to be involved in the coordination of the bound ion in all viral RdRps studied. These results suggest that a non-catalytic ion-binding site is conserved across positive-sense, single-stranded, and double-stranded RNA viruses. Interestingly, a non-catalytic ion was also observed in a similar position in the reverse transcriptase of the human immunodeficiency virus. Moreover, two members of the DNA-dependent DNA polymerase B family displayed an ion at a comparable distance from the catalytic site, but the position was clearly distinct from the non-catalytic ion-binding sites of RdRps.