科研動態(tài)

近日，中國農(nóng)業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所聯(lián)合中國科學院高能物理研究所在解析非洲豬瘟病毒（ASFV）復制機制方面取得重要進展，發(fā)現(xiàn)ASFV編碼的E310R蛋白（pE301R）在病毒基因組復制過程中發(fā)揮滑動夾作用，為解析病毒復制的分子機制提供了科學依據(jù)。相關研究成果于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、復雜的核質雙鏈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制機制知之甚少，嚴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介導的干擾素信號通路。然而，在構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 是病毒結構復制的必需基因，在病毒復制周期中發(fā)揮關鍵作用。

為了探究pE301R的結構及其在病毒復制過程中的具體功能，作者應用X射線晶體衍射技術解析了pE301R高分辨率的晶體結構，發(fā)現(xiàn)它在整體結構上與真核生物和古細菌的滑動夾蛋白具有較高的相似性。進一步的結構分析發(fā)現(xiàn)pE301R可以組裝成頭尾相連的環(huán)形的四聚體結構，并利用分析型超速離心技術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胞的PCNA（即增殖的細胞核抗原）的結構不同，是一種新型滑動夾樣結構?；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，作者進一步應用染色質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。分別在細胞和病毒層面進行了基因替換或回補試驗，發(fā)現(xiàn)pE301R在病毒復制過程中發(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的基因組復制。

ASFV pE301R與不同物種的滑動夾結構模式圖

本研究鑒定了pE301R作為ASFV的DNA復制機器的重要組分，明確了pE301R在病毒基因組復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。本研究發(fā)現(xiàn)了一種病毒編碼的新型滑動夾樣結構，豐富了對不同物種DNA復制過程中功能的認知。

本研究得到十四五國家重點研發(fā)計劃（2021YFD1800104）、國家自然科學基金項目（31970152、U20A2060和32072866）、中國科學院戰(zhàn)略先導項目（XDB37040302）和黑龍江省自然科學基金研究團隊項目（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