2022年5月，猴痘病毒突然在非流行地区爆发，出现人际传播新模式，在国际范围内引起严重的公共卫生威胁。虽然目前已经发展出一些针对痘病毒的防治策略，但目前国内尚未有正式批准的猴痘病毒疫苗和药物上市，因此仍需加强对猴痘病毒等正痘病毒属成员感染和致病机制的研究。

猴痘病毒编码的D5双功能蛋白同时具有解旋酶和引物酶活性，在正痘病毒属各个病毒成员之间具有保守性，在痘病毒的DNA复制和基因组脱壳中起关键作用，是一个重要的广谱药靶。

北京时间2024年1月4日18时，南方科技大学医学院生物化学系鄢仁鸿团队在Nature Structural & Molecular Biology在线发表了题为“Structural insight into the assembly and working mechanism of helicase-primase D5 from Mpox virus”的最新研究论文。

该论文报道了猴痘病毒引物酶-解旋酶D5蛋白的8个不同状态结构，代表了D5作为解旋酶在单链DNA上移位时的多种不同工作状态。首次揭示猴痘病毒双链DNA基因组的解旋方向以及D5引物酶结构域可能具有关键的调控功能。本研究补充、加深了对痘病毒复制过程的理解，并为开发广谱抗痘病毒药物提供重要线索。

博士研究生李雅宁和朱婧为该论文的共同第一作者，团队原研究副教授郭莹莹（现为海南大学生命健康学院研究员）为共同通讯作者。

本研究首先通过体外重组表达获得了性质均一稳定的全长D5蛋白，并通过体外生化实验进行功能研究，发现全长D5蛋白不具有解旋酶活性，而当截去解旋酶结构域时发现其能持续将双链DNA（dsDNA）解旋成单链DNA（ssDNA），表明D5蛋白的N-端引物酶结构域对痘病毒dsDNA基因组的解旋具有关键调控作用（图1）。

图1：全长引物酶-解旋酶D5的生化特征

图2：全长引物酶-解旋酶D5的ssDNA移位工作模型

为了进一步解析D5的工作机制，作者通过采用不同的冷冻电镜样品制备条件，把全长D5蛋白稳定在6种不同的工作状态，分别解析了其中8种不同构象的高分辨率电镜结构。其中ATP-ADP-apo-ssDNA工作状态解析出2种不同的构象，可观察到D5在单链DNA（ssDNA）上从3’向5’ 移动，依靠ATP水解引起的构象变化来解旋dsDNA的过程。因此，研究团队提出了痘病毒引物酶-解旋酶D5的引物酶调控角色以及完整的ssDNA移位工作模型（图2）。该项研究对后续研发广谱抗痘病毒药物具有重要的意义。鄢仁鸿教授实验室（南方科技大学）长期招聘博士后和研究人员，热忱欢迎计算生物/生物信息，免疫学，生物化学，分子生物学等背景的人才加入（联系方式：yanrh@sustech.edu.cn）。郭莹莹研究员实验室（海南大学）长期招聘博士后和研究人员，热忱欢迎病媒生物学、结构生物学、生物化学等背景的人才加入（联系方式：guoyingnba@163.com）。相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41594-023-01142-0

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自小柯生命科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-3423233-1416778.html

上一篇：《自然—结构与分子生物学》：清华大学陈柱成团队阐明染色质重塑复合物滑动核小体关闭启动子的机理
下一篇：《自然—结构与分子生物学》：刘强/高嵩/胡俊杰团队揭示有丝分裂内质网形态重塑调控机制