Nucleocapsid protein (N-protein) is required for multiple steps in betacoronaviruses replication. SARS-CoV-2-N-protein condenses with specific viral RNAs at particular temperatures making it a powerful model for deciphering RNA sequence specificity in condensates. We identify two separate and distinct double-stranded, RNA motifs (dsRNA stickers) that promote N-protein condensation. These dsRNA stickers are separately recognized by N-protein's two RNA binding domains (RBDs). RBD1 prefers structured RNA with sequences like the transcription-regulatory sequence (TRS). RBD2 prefers long stretches of dsRNA, independent of sequence. Thus, the two N-protein RBDs interact with distinct dsRNA stickers, and these interactions impart specific droplet physical properties that could support varied viral functions. Specifically, we find that addition of dsRNA lowers the condensation temperature dependent on RBD2 interactions and tunes translational repression. In contrast RBD1 sites are sequences critical for sub-genomic (sg) RNA generation and promote gRNA compression. The density of RBD1 binding motifs in proximity to TRS-L/B sequences is associated with levels of sub-genomic RNA generation. The switch to packaging is likely mediated by RBD1 interactions which generate particles that recapitulate the packaging unit of the virion. Thus, SARS-CoV-2 can achieve biochemical complexity, performing multiple functions in the same cytoplasm, with minimal protein components based on utilizing multiple distinct RNA motifs that control N-protein interactions.

中文翻译：

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双链 RNA 驱动 SARS-CoV-2 核衣壳蛋白在特定温度下发生相分离

β冠状病毒复制的多个步骤需要核衣壳蛋白（N 蛋白）。SARS-CoV-2-N 蛋白在特定温度下与特定病毒 RNA 凝结，使其成为破译凝析物中 RNA 序列特异性的强大模型。我们确定了两个独立且不同的双链 RNA 基序（dsRNA 贴纸），它们促进了 N 蛋白的缩合。这些 dsRNA 标签分别被 N 蛋白的两个 RNA 结合域 (RBD) 识别。RBD1 更喜欢具有转录调控序列 (TRS) 等序列的结构化 RNA。RBD2 更喜欢长链 dsRNA，与序列无关。因此，这两种 N 蛋白 RBD 与不同的 dsRNA 贴纸相互作用，这些相互作用赋予了特定的液滴物理特性，可以支持不同的病毒功能。具体来说，我们发现添加 dsRNA 会降低依赖于 RBD2 相互作用的冷凝温度并调整翻译抑制。相反，RBD1 位点是对亚基因组 (sg) RNA 生成和促进 gRNA 压缩至关重要的序列。靠近 TRS-L/B 序列的 RBD1 结合基序的密度与亚基因组 RNA 生成水平相关。向包装的转变可能是由 RBD1 相互作用介导的，这种相互作用产生的颗粒概括了病毒粒子的包装单元。因此，SARS-CoV-2 可以实现生化复杂性，在同一细胞质中执行多种功能，基于利用控制 N 蛋白相互作用的多个不同 RNA 基序，蛋白质成分最少。相反，RBD1 位点是对亚基因组 (sg) RNA 生成和促进 gRNA 压缩至关重要的序列。靠近 TRS-L/B 序列的 RBD1 结合基序的密度与亚基因组 RNA 生成水平相关。向包装的转变可能是由 RBD1 相互作用介导的，这种相互作用产生的颗粒概括了病毒粒子的包装单元。因此，SARS-CoV-2 可以实现生化复杂性，在同一细胞质中执行多种功能，基于利用控制 N 蛋白相互作用的多个不同 RNA 基序，蛋白质成分最少。相反，RBD1 位点是对亚基因组 (sg) RNA 生成和促进 gRNA 压缩至关重要的序列。靠近 TRS-L/B 序列的 RBD1 结合基序的密度与亚基因组 RNA 生成水平相关。向包装的转变可能是由 RBD1 相互作用介导的，这种相互作用产生的颗粒概括了病毒粒子的包装单元。因此，SARS-CoV-2 可以实现生化复杂性，在同一细胞质中执行多种功能，基于利用控制 N 蛋白相互作用的多个不同 RNA 基序，蛋白质成分最少。向包装的转变可能是由 RBD1 相互作用介导的，这种相互作用产生的颗粒概括了病毒粒子的包装单元。因此，SARS-CoV-2 可以实现生化复杂性，在同一细胞质中执行多种功能，基于利用控制 N 蛋白相互作用的多个不同 RNA 基序，蛋白质成分最少。向包装的转变可能是由 RBD1 相互作用介导的，这种相互作用产生的颗粒概括了病毒粒子的包装单元。因此，SARS-CoV-2 可以实现生化复杂性，在同一细胞质中执行多种功能，基于利用控制 N 蛋白相互作用的多个不同 RNA 基序，蛋白质成分最少。