Science Advances | 武汉大学董长江/张郑宇课题组揭示了猴痘病毒E5解旋酶-引物酶的分子机制

2024年8月21日，武汉大学董长江/张郑宇课题组在《Science Advances》发表 “Essential and multifunctional mpox virus E5 helicase-primase in double and single hexamer”的研究。

2022年5月爆发的猴痘疫情已蔓延至全球110个非大流行地区，对全球健康构成巨大威胁。猴痘病毒E5是一种解旋酶-引物酶，在DNA复制中起重要作用，但其分子机制尚不清楚。本研究报告了E5的双-六聚体（DH）的结构，并鉴定dsDNA结合残基Arg249、Lys286、Lys315和Lys317。本研究工作不仅对理解痘病毒DNA复制很重要，而且对严重痘病毒感染（包括天花病毒和痘病毒）的新疗法的开发也很重要。

1）该研究团队发现纯化的E5蛋白是以单或双六聚体两种形式存在。通过生化实验证明了E5蛋白可以耦合病毒DNA复制的解旋酶和引物酶功能（图1）。

图1 E5的生化特性

2）为了更进一步阐明猴痘E5蛋白的工作机制，解析了猴痘病毒E5蛋白七种不同的构型，揭示了dsDNA在猴痘E5蛋白的作用下和ATP的驱动下解旋成ssDNA的过程。同时也提出了双-六聚体可能是解旋起始状态，揭示双-六聚体猴痘E5蛋白转变为六聚体的过程（图2）。

图2 E5的结构

3）研究提出了猴痘病毒引物解旋酶E5的可能工作机制。DH形成后，在DNA复制起点处结合dsDNA，而DH通过E5解旋酶的功能利用ATP将dsDNA解旋成ssDNA，引导DNA链并挤出落后的DNA链。六聚体E5合成RNA引物，DNA聚合酶复合物F8-DNAA 22-DNAE 4以DNA为模板连续合成子代DNA。E5连续使用ATP水解将dsDNA分离成ssDNA作为DNA合成的模板，直到DNA复制完成。

图3 E5的作用机制

博士生许芸霞、吴亚琪、张园园、高凯婷为第一作者，武汉大学药学院教授董长江和张郑宇为通讯作者，武汉大学公共服务平台冷冻电镜机组高级工程师李丹阳在数据收集工作中提供了重要协助，武汉大学中南医院药学研究院甲状腺乳腺外科为第一通讯单位，该研究受到药学院组合生物合成与药物发现教育部重点实验室和病毒学国家重点实验室的支持。

原文链接：http://doi.org/10.1126/sciadv.adl1150

本期编辑：可爱晨