科研動態(tài)

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所聯(lián)合中國科學(xué)院高能物理研究所在解析非洲豬瘟病毒（ASFV）復(fù)制機(jī)制方面取得重要進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)ASFV編碼的E310R蛋白（pE301R）在病毒基因組復(fù)制過程中發(fā)揮滑動夾作用，為解析病毒復(fù)制的分子機(jī)制提供了科學(xué)依據(jù)。相關(guān)研究成果于2023年9月29日發(fā)表在《mBio》雜志。

ASFV引起的非洲豬瘟（ASF）是一種出血性、致死性、高度接觸性傳染病。ASFV是一種大型、復(fù)雜的核質(zhì)雙鏈DNA病毒。病毒基因組長170~194 kb，編碼160多種病毒蛋白。由于對病毒基因組復(fù)制機(jī)制知之甚少，嚴(yán)重制約了抗病毒策略的研發(fā)。作者在前期研究中發(fā)現(xiàn)，pE301R可拮抗cGAS-STING介導(dǎo)的干擾素信號通路。然而，在構(gòu)建該基因缺失的突變體病毒過程中，發(fā)現(xiàn) E301R 在基因組中不可缺失。據(jù)此推測， E301R 是病毒結(jié)構(gòu)復(fù)制的必需基因，在病毒復(fù)制周期中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

為了探究pE301R的結(jié)構(gòu)及其在病毒復(fù)制過程中的具體功能，作者應(yīng)用X射線晶體衍射技術(shù)解析了pE301R高分辨率的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)它在整體結(jié)構(gòu)上與真核生物和古細(xì)菌的滑動夾蛋白具有較高的相似性。進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)pE301R可以組裝成頭尾相連的環(huán)形的四聚體結(jié)構(gòu)，并利用分析型超速離心技術(shù)證實了四聚體的存在。pE301R的這種四元環(huán)與已知的二聚體或三聚體滑動夾或真核細(xì)胞的PCNA（即增殖的細(xì)胞核抗原）的結(jié)構(gòu)不同，是一種新型滑動夾樣結(jié)構(gòu)?；瑒訆A和PCNA作為DNA聚合酶的輔助因子，與基因組和DNA聚合酶相結(jié)合，參與DNA聚合酶的持續(xù)合成。為了探究pE301R是否發(fā)揮滑動夾或PCNA樣功能，作者進(jìn)一步應(yīng)用染色質(zhì)免疫沉淀試驗和免疫共沉淀試驗發(fā)現(xiàn)，pE301R與ASFV基因組以及O174L蛋白（DNA聚合酶X）存在相互作用。分別在細(xì)胞和病毒層面進(jìn)行了基因替換或回補(bǔ)試驗，發(fā)現(xiàn)pE301R在病毒復(fù)制過程中發(fā)揮了滑動夾或PCNA樣作用，而PCNA的特異性抑制劑T2AA能夠抑制ASFV的基因組復(fù)制。

ASFV pE301R與不同物種的滑動夾結(jié)構(gòu)模式圖

本研究鑒定了pE301R作為ASFV的DNA復(fù)制機(jī)器的重要組分，明確了pE301R在病毒基因組復(fù)制過程中的具體作用，為研發(fā)新型抗病毒策略提供了候選靶標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)了一種病毒編碼的新型滑動夾樣結(jié)構(gòu)，豐富了對不同物種DNA復(fù)制過程中功能的認(rèn)知。

本研究得到十四五國家重點研發(fā)計劃（2021YFD1800104）、國家自然科學(xué)基金項目（31970152、U20A2060和32072866）、中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)項目（XDB37040302）和黑龍江省自然科學(xué)基金研究團(tuán)隊項目（TD2023C007）的資助。哈爾濱獸醫(yī)研究所副研究員李素、碩士生葛海亮、中國科學(xué)院高能物理研究所李艷華副研究員和哈爾濱獸醫(yī)研究所碩士生張柯慧為論文的共同第一作者，哈爾濱獸醫(yī)研究所仇華吉研究員和中國科學(xué)院高能物理研究所張衡副研究員為共同通訊作者。

本文鏈接：https://journals.asm.org/doi/epub/10.1128/mbio.01645-23