Viruses commonly use specifically folded RNA elements that interact with both host and viral proteins to perform functions important for diverse viral processes. Examples are found at the 3' termini of certain positive-sense ssRNA virus genomes where they partially mimic tRNAs, including being aminoacylated by host cell enzymes. Valine-accepting tRNA-like structures (TLSVal) are an example that share some clear homology to canonical tRNAs but have several important structural differences. Although many examples of TLSVal have been identified, we lacked a full understanding of their structural diversity and phylogenetic distribution. To address this, we undertook an in-depth bioinformatic and biochemical investigation of these RNAs, guided by recent high-resolution structures of a TLSVal. We cataloged many new examples in plant-infecting viruses but also in unrelated insect-specific viruses. Using biochemical and structural approaches, we verified the secondary structure of representative TLSVal substrates and tested their ability to be valylated, finding intriguing structural heterogeneity within this class. In a few cases, large stem-loop structures are inserted within distinct variable regions located in an area of the TLS distal to known host cell factor binding sites. In addition, we identified one virus whose TLS has switched its anticodon away from valine; the implications of this remain unclear. These results refine our understanding of the structural and functional mechanistic details of tRNA mimicry and how this may be used in viral infection.

中文翻译：

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病毒中缬氨酰 tRNA 样结构的结构多样性和系统发育分布

病毒通常使用与宿主和病毒蛋白相互作用的特定折叠 RNA 元件来执行对不同病毒过程很重要的功能。在某些正义 ssRNA 病毒基因组的 3' 末端发现了一些例子，在那里它们部分模拟了 tRNA，包括被宿主细胞酶氨酰化。接受缬氨酸的 tRNA 样结构 (TLSVal) 就是一个例子，它与经典 tRNA 有一些明显的同源性，但有几个重要的结构差异。尽管已经确定了许多 TLSVal 的例子，但我们对它们的结构多样性和系统发育分布缺乏充分的了解。为了解决这个问题，我们在最近的 TLSVal 高分辨率结构的指导下对这些 RNA 进行了深入的生物信息学和生化研究。我们对植物感染病毒以及不相关的昆虫特异性病毒中的许多新例子进行了编目。使用生化和结构方法，我们验证了代表性 TLSVal 底物的二级结构，并测试了它们被缬氨酸化的能力，在此类中发现了有趣的结构异质性。在少数情况下，大的茎环结构被插入到位于 TLS 区域中已知宿主细胞因子结合位点远端的不同可变区中。此外，我们还鉴定了一种病毒，其 TLS 已将其反密码子从缬氨酸转换；其影响尚不清楚。这些结果完善了我们对 tRNA 模拟的结构和功能机制细节的理解，以及如何将其用于病毒感染。使用生化和结构方法，我们验证了代表性 TLSVal 底物的二级结构，并测试了它们被缬氨酸化的能力，在此类中发现了有趣的结构异质性。在少数情况下，大的茎环结构被插入到位于 TLS 区域中已知宿主细胞因子结合位点远端的不同可变区中。此外，我们还鉴定了一种病毒，其 TLS 已将其反密码子从缬氨酸转换；其影响尚不清楚。这些结果完善了我们对 tRNA 模拟的结构和功能机制细节的理解，以及如何将其用于病毒感染。使用生化和结构方法，我们验证了代表性 TLSVal 底物的二级结构，并测试了它们被缬氨酸化的能力，在此类中发现了有趣的结构异质性。在少数情况下，大的茎环结构被插入到位于 TLS 区域中已知宿主细胞因子结合位点远端的不同可变区中。此外，我们还鉴定了一种病毒，其 TLS 已将其反密码子从缬氨酸转换；其影响尚不清楚。这些结果完善了我们对 tRNA 模拟的结构和功能机制细节的理解，以及如何将其用于病毒感染。在这个类别中发现有趣的结构异质性。在少数情况下，大的茎环结构被插入到位于 TLS 区域中已知宿主细胞因子结合位点远端的不同可变区中。此外，我们还鉴定了一种病毒，其 TLS 已将其反密码子从缬氨酸转换；其影响尚不清楚。这些结果完善了我们对 tRNA 模拟的结构和功能机制细节的理解，以及如何将其用于病毒感染。在这个类别中发现有趣的结构异质性。在少数情况下，大的茎环结构被插入到位于 TLS 区域中已知宿主细胞因子结合位点远端的不同可变区中。此外，我们还鉴定了一种病毒，其 TLS 已将其反密码子从缬氨酸转换；其影响尚不清楚。这些结果完善了我们对 tRNA 模拟的结构和功能机制细节的理解，以及如何将其用于病毒感染。