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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
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GMT+8, 2024-12-1 19:04
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