『封面故事』北京大学高宁/李宁宁揭示猴痘病毒DNA聚合酶复合物的组装和机制的结构见解！

第 83 卷，第 23 期，2023 年 12 月 7 日

王晓涵¹ ，马良文^1,2 ，李宁宁，^1,2,*，高宁^1,2,3,4,*

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本期封面 分子细胞 是文章“mpox病毒DNA聚合酶复合物F8-A22-E4-H5的组装和机制的结构见解“经过 高宁教授 和 李宁宁副研究员 从 北京大学.

自2022年5月疫情暴发以来，猴痘病毒在全球范围内迅速传播，对人类健康构成严重威胁。此次疫情的猴痘病毒属于痘病毒科正痘病毒属的一种大型、有包膜、双链DNA病毒。除此之外，这个家族还包括了痘苗病毒和天花病毒这两个众所周知的成员。抗正痘病毒药物的重要作用靶标是DNA复制机器，尤其是DNA聚合酶。高分辨率结构的解析对于抗猴痘药物和疫苗的开发至关重要。

大部分DNA病毒在宿主细胞核内进行基因组的复制，而痘病毒的基因组复制则在宿主胞质中完成。猴痘病毒复制所需的关键蛋白因子主要由其基因组编码，其中包括DNA聚合酶F8（按猴痘病毒系统命名）、DNA解旋酶/引物酶E5、尿嘧啶DNA糖苷酶（UDG）E4、与E4共同组成聚合酶复制持续性因子（processivity factor）的异源二聚体A22以及多功能磷酸化蛋白H5等。

F8是DNA聚合酶复合物的核心催化亚基，但只能合成小于10个碱基的小片段产物。A22-E4二聚体与F8形成稳定的三元复合物，增强了聚合酶复制的持久性，从而形成三元复合物。复合物也被认为是痘病毒DNA聚合酶全酶。此外，UDG E4 识别并切除 DNA 中的尿嘧啶单碱基突变并启动 DNA 修复途径。然而，UDG作为必需因子整合到聚合酶全酶中的机制以及DNA合成和尿嘧啶碱基搜索/切除两个过程之间的耦合机制仍不清楚。同时，H5被证明是一种多功能蛋白，是痘病毒DNA复制的必需因子，但其分子机制在DNA复制过程中的具体作用仍完全未知。

本研究通过高分辨率F8-A22-E4-H5结构和功能实验揭示了H5四聚体增强聚合酶持久性的分子机制，证明E4在聚合酶复合物中具有碱基切除催化活性。先前的研究表明，痘病毒聚合酶不具有转损伤合成活性，这意味着E4在单链DNA模板上切除U碱基后产生的无碱基位点需要进一步修复。否则，这将影响四元复合物中 F8 介导的 DNA 合成，这意味着完整的病毒复制子还可能包含碱基切除修复途径的其他因子。

总体而言，这项工作与其他团队最近发表的相关研究一起，提供了有关痘病毒独特的 DNA 复制分子机制的重要结构和功能信息。这些发现有助于更深入地了解痘病毒的生命周期和复制策略，并为抗病毒药物的开发提供新的靶点。