@article{HutinLingTarbouriechetal.2022,
  author    = {Hutin, Stephanie and Ling, Wai Li and Tarbouriech, Nicolas and Schoehn, Guy and Grimm, Clemens and Fischer, Utz and Burmeister, Wim P.},
  title     = {The vaccinia virus DNA helicase structure from combined single-particle cryo-electron microscopy and AlphaFold2 prediction},
  series = {Viruses},
  volume    = {14},
  journal   = {Viruses},
  number    = {10},
  issn      = {1999-4915},
  doi       = {10.3390/v14102206},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-290523},
  year      = {2022},
  abstract  = {Poxviruses are large DNA viruses with a linear double-stranded DNA genome circularized at the extremities. The helicase-primase D5, composed of six identical 90 kDa subunits, is required for DNA replication. D5 consists of a primase fragment flexibly attached to the hexameric C-terminal polypeptide (res. 323-785) with confirmed nucleotide hydrolase and DNA-binding activity but an elusive helicase activity. We determined its structure by single-particle cryo-electron microscopy. It displays an AAA+ helicase core flanked by N- and C-terminal domains. Model building was greatly helped by the predicted structure of D5 using AlphaFold2. The 3.9 {\AA} structure of the N-terminal domain forms a well-defined tight ring while the resolution decreases towards the C-terminus, still allowing the fit of the predicted structure. The N-terminal domain is partially present in papillomavirus E1 and polyomavirus LTA helicases, as well as in a bacteriophage NrS-1 helicase domain, which is also closely related to the AAA+ helicase domain of D5. Using the Pfam domain database, a D5_N domain followed by DUF5906 and Pox_D5 domains could be assigned to the cryo-EM structure, providing the first 3D structures for D5_N and Pox_D5 domains. The same domain organization has been identified in a family of putative helicases from large DNA viruses, bacteriophages, and selfish DNA elements.},
  language  = {en}
}
@article{PeissertSauerGrabarczyketal.2020,
  author    = {Peissert, Stefan and Sauer, Florian and Grabarczyk, Daniel B. and Braun, Cathy and Sander, Gudrun and Poterszman, Arnaud and Egly, Jean-Marc and Kuper, Jochen and Kisker, Caroline},
  title     = {In TFIIH the Arch domain of XPD is mechanistically essential for transcription and DNA repair},
  series = {Nature Communications},
  volume    = {11},
  journal   = {Nature Communications},
  number    = {1},
  doi       = {10.1038/s41467-020-15241-9},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-229857},
  year      = {2020},
  abstract  = {The XPD helicase is a central component of the general transcription factor TFIIH which plays major roles in transcription and nucleotide excision repair (NER). Here we present the high-resolution crystal structure of the Arch domain of XPD with its interaction partner MAT1, a central component of the CDK activating kinase complex. The analysis of the interface led to the identification of amino acid residues that are crucial for the MAT1-XPD interaction. More importantly, mutagenesis of the Arch domain revealed that these residues are essential for the regulation of (i) NER activity by either impairing XPD helicase activity or the interaction of XPD with XPG; (ii) the phosphorylation of the RNA polymerase II and RNA synthesis. Our results reveal how MAT1 shields these functionally important residues thereby providing insights into how XPD is regulated by MAT1 and defining the Arch domain as a major mechanistic player within the XPD scaffold.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ivanov2005,
  author    = {Ivanov, Konstantin},
  title     = {Charakterisierung der Helikase- und Endonukleaseaktivit{\"a}ten des Humanen Coronavirus 229E und des SARS-Coronavirus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15863},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Humane Coronaviren sind wichtige Pathogene, die vor allem mit respiratorischen (z.B. SARS) und enteralen Erkrankungen assoziiert sind. Coronaviren besitzen das gr{\"o}ßte gegenw{\"a}rtig bekannte RNA-Genom aller Viren (ca. 30 Kilobasen). Die Replikation des Genoms und die Synthese zahlreicher subgenomischer RNAs, die die viralen Strukturproteine und einige akzessorische, vermutlich virulenzassoziierte, Proteine kodieren, erfolgt durch die virale Replikase. Die coronavirale Replikase ist ein Multienzym-Komplex, der durch die proteolytische Prozessierung großer Vorl{\"a}uferproteine (Polyproteine pp1a und pp1ab) entsteht und 16 virale Nichtstrukturproteine (nsp), aber auch einige zellul{\"a}re Proteine, beinhaltet. Obwohl die Charakterisierung der Funktionen der einzelnen Proteine und das Verst{\"a}ndnis der molekularen Grundlagen der coronaviralen Replikation noch in ihren Anf{\"a}ngen stecken, ist bereits jetzt klar, dass die an der Replikation beteiligten Mechanismen deutlich komplexer sind als bei den meisten anderen RNA-Viren. Man hofft, dass aus der Untersuchung der einzelnen an der Replikation beteiligten Proteine Erkenntnisse zu den Besonderheiten des Lebenszyklus dieser ungew{\"o}hnlich großen RNA-Viren abgeleitet werden k{\"o}nnen und dass sich daraus auch Ansatzpunkte f{\"u}r die Entwicklung von Inhibitoren einzelner Proteine/Enzyme ergeben, die f{\"u}r eine zuk{\"u}nftige antivirale Therapie genutzt werden k{\"o}nnten. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei enzymatische Aktivit{\"a}ten von Coronaviren, eine Helikase und eine Endonuklease, die Teil der coronaviralen Nichtstrukturproteine nsp13 bzw. nsp15 sind, in vitro untersucht. Zur Etablierung allgemeing{\"u}ltiger Prinzipien coronaviraler Enzymaktivit{\"a}ten wurden die homologen Proteine von HCoV-229E und SARS-CoV, also von Vertretern unterschiedlicher serologischer und genetischer Coronavirus-Gruppen, parallel untersucht und ihre Eigenschaften miteinander verglichen. Die nsp13-Helikase des SARSCoronavirus wurde als bakterielles Fusionsprotein exprimiert, und die nsp13-Helikase des humanen Coronavirus 229E wurde in Insektenzellen mittels baculoviraler Vektoren exprimiert. Beide Proteine zeigten Polynukleotid-stimulierbare NTPase- und 5'-3'-Helikase-Aktivit{\"a}ten. Dar{\"u}ber hinaus besaßen sie vergleichbare Hydrolyseaktivit{\"a}ten gegen{\"u}ber den 8 getesteten Ribound Desoxyribonukleosidtriphosphaten. Die Anwesenheit von poly(U) f{\"u}hrte zu einer 3-fachen Erh{\"o}hung der katalytischen Effizienz (kcat/Km) und einer etwa 100-fachen Steigerung der Hydrolysegeschwindigkeit (kcat). Es wurde am Beispiel von HCoV-229E-nsp13 gezeigt, dass Nukleins{\"a}uresubstrate mit hoher Affinit{\"a}t (K50 \&\#8776; 10-8 M), jedoch ohne erkennbare Pr{\"a}ferenz f{\"u}r einzel- oder doppelstr{\"a}ngige DNA- oder RNA-Substrate gebunden werden. Solch eine feste Bindung ist typisch f{\"u}r Enzyme, die prozessiv mit Nukleins{\"a}uren interagieren. Sie korreliert dar{\"u}ber hinaus mit der beobachteten effizienten Entwindung (Trennung) von RNA- und DNADuplexen mit langen, doppelstr{\"a}ngigen Bereichen von 500 Basenpaaren und mehr. Dies legt eine Funktion als replikative Helikase nahe, wie sie beispielweise bei der effektiven Entwindung doppelstr{\"a}ngiger replikativer Intermediate ben{\"o}tigt werden k{\"o}nnte. In dieser Arbeit wurde dar{\"u}ber hinaus eine neue enzymatische Aktivit{\"a}t coronaviraler Helikasen entdeckt. Die gefundene RNA-5'-Triphosphatase-Aktivit{\"a}t nutzt das aktive Zentrum der NTPase-Aktivit{\"a}t und katalysiert wahrscheinlich die erste Reaktion innerhalb der Synthese der Cap-Struktur am 5'- Ende viraler RNAs. Die sehr {\"a}hnlichen biochemischen Eigenschaften der HCoV-229E- und SARS-CoV-Helikasen lassen vermuten, dass die Enzymologie der viralen RNA-Synthese (trotz relativ geringer Sequenzidentit{\"a}t der beteiligten Enzyme) unter den Vertretern unterschiedlicher Gruppen von Coronaviren konserviert ist. Der zweite Teil der Arbeit besch{\"a}ftigte sich mit der biochemischen Charakterisierung des Nichtstrukturproteins nsp15, f{\"u}r das eine Endonuklease-Aktivit{\"a}t vorhergesagt worden war. Auch in diesem Fall wurden die entsprechenden Proteine von HCoV-229E und SARS-CoV charakterisiert. Beide (bakteriell exprimierten) Enzyme zeigten identische enzymatische Eigenschaften. In-vitro-Experimente best{\"a}tigten, dass diese Proteine eine Mn2+-abh{\"a}ngige RNA- (jedoch nicht DNA-) Endonukleaseaktivit{\"a}t besitzen. Sie spalten doppelstr{\"a}ngige RNA deutlich effektiver und spezifischer als einzelstr{\"a}ngige RNA. Die Enzyme spalten an Uridylat-Resten und erzeugen Produkte mit 2', 3'-Zyklophosphat-Enden. Bei doppelstr{\"a}ngigen RNA-Substraten wurde eine Spezifit{\"a}t f{\"u}r 5'-GU(U)-3' gefunden. Die Tatsache, dass diese Sequenz in den nidoviralen transkriptionsregulierenden Sequenzen (TRS) der Minusstr{\"a}nge konserviert ist und auch die Endonuklease bei allen Nidoviren konserviert ist, unterst{\"u}tzt die Hypothese, dass die Endonukleaseaktivit{\"a}t eine spezifische Funktion innerhalb der coronaviralen (nidoviralen) diskontinuierlichen Transkription besitzt.},
  subject      = {Coronaviren},
  language  = {de}
}