Cell Res | 武汉大学董长江/张郑宇在猴痘病毒聚合酶复制机制取得新进展，为药物研发提供结构基础

最近的一项研究表明，猴痘病毒(MPXV)在男男性行为人群中的基本繁殖数(R0)为> 1，据报道，MPXV可通过密切接触和空气飞沫传播，这表明猴痘对全球健康构成了巨大威胁。

2023年3月27日，武汉大学董长江及张郑宇共同通讯在Cell Research（IF=46）在线发表题为“Cryo-EM structures of human monkeypox viral replication complexes with and without DNA duplex”的研究论文，该研究通过冷冻电镜解析了MPXV聚合酶全酶和DNA结合状态的聚合酶全酶的高分辨率三维结构。该研究工作提供了痘病毒的DNA复制机制结构，为研究DNA复制、校对和碱基切除修复的耦合机制，以及开发抗MPXV等痘病毒的药物奠定了基础。

MPXV属于痘病毒科的正痘病毒属，是一种具有约197千碱基对(kb)的双链DNA (dsDNA)分子的大包膜DNA病毒，编码约181个蛋白质。MPXV的生命周期完全发生在感染细胞的细胞质中，MPXV通过DNA复制机制复制其DNA，该复制机制由催化亚基F8、B家族DNA聚合酶和生成因子异二聚体A22和E4组成。E4是一种从DNA中去除尿嘧啶的尿嘧啶糖基化酶，它通过A22与F8相连。与RNA病毒不同，dsDNA痘病毒的突变频率要低得多，因为它们的DNA复制机制能够耦合DNA复制、校对和碱基切除修复。此外，DNA复制机制是一个重要的药物靶点。

MPXV 的复制周期发生在感染细胞的细胞质中，MPXV 通过聚合酶全酶复制其 DNA，该聚合物全酶由催化亚基 F8、异二聚体 A22-E4 组成。通过冷冻电镜解析出的 MPXV 聚合酶全酶呈甲虫状，三个亚基 (F8, A22, E4) 呈环状排列，并在尾部附近形成一个孔（图1b）。F8 亚基包含 N 端、外切酶、finger、palm 和 thumb 结构域，其结构与牛痘病毒的 E9 蛋白的晶体结构相似。

图1.㺅痘病毒 DNA 聚合酶全酶和复制状态的 DNA 聚合酶全酶的三维结构（图源自Cell Research ）

A22 呈发夹状结构，由四个结构域组成，一个 N 端结构域（NTD），两个中心结构域和一个 C 端结构域（CTD）(图1)。A22 的 CTD 与 F8 结合，NTD 与 E4 结合。E4 由两个结构域组成，分别为 N 端结构域和 C 端结构域。A22 和 E4 通过头（A22）到尾（E4）的方式连接。

总之，该研究通过解析猴痘病毒的 DNA 聚合酶全酶和复制状态的 DNA 聚合酶全酶的结构，阐释了猴痘病毒的 DNA 复制工作机制，为后期开发抗猴痘和其他正痘病毒的药物提供了结构基础。

武汉大学药学院博士研究生许芸霞、硕士研究生吴亚琪和张园园为本文的共同第一作者。本项目受到武汉大学科研公共服务条件平台冷冻电镜机组的大力支持，冷冻电镜机组特聘高级工程师李丹阳在数据收集工作中提供了重要协助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41422-023-00796-1

转自：“iNature”微信公众号

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