『커버 스토리』북경대학교 Ning Gao/Ning Li가 MPXV DNA 중합효소 복합체의 조립 및 메커니즘에 대한 구조적 통찰력을 공개합니다!

83권 23호 2023년 12월 7일

왕샤오한¹ ，마량원^1,2 ，닝닝 리,^1,2,*，닝 가오^1,2,3,4,*

표지 디자인 과정

이번 호의 표지는 분자세포 기사야"mpox 바이러스 DNA 중합효소 복합체 F8-A22-E4-H5의 조립 및 메커니즘에 대한 구조적 통찰"에 의해 닝 가오 교수 그리고 부연구원 닝닝 리 ~에서 북경대학교.

2022년 5월 발병 이후 원숭이두창 바이러스는 전 세계적으로 빠르게 확산되어 인류 건강에 심각한 위협을 가하고 있습니다. 이번 발병의 원숭이두창 바이러스는 Poxviridae 계통의 오르토폭스바이러스 속에 속하는 크고 외피가 있는 이중 가닥 DNA 바이러스에 속합니다. 이 외에도 이 계열에는 두 가지 잘 알려진 구성원인 백시니아 바이러스(vaccinia virus)와 천연두 바이러스(variola virus)도 포함됩니다. 항오르토폭스바이러스 약물의 작용을 위한 중요한 표적은 DNA 복제 기계, 특히 DNA 중합효소입니다. 고해상도 구조의 해상도는 원숭이두창 방지 약물 및 백신 개발에 필수적입니다.

대부분의 DNA 바이러스는 숙주 세포의 핵에서 게놈을 복제하는 반면, 폭스바이러스의 게놈 복제는 숙주 세포질에서 이루어집니다. 원숭이폭스 바이러스 복제에 필요한 주요 단백질 요소는 주로 DNA 폴리머라제 F8(원숭이폭스 바이러스 시스템의 이름을 따서 명명됨), DNA 헬리카제/프리마제 E5, 우라실-DNA 글리코실라제(UDG) E4, 이종이량체 A22를 포함하여 해당 게놈에 의해 암호화됩니다. 특히 중합효소 복제 지속성 인자(진행성 인자)와 다기능 인산화 단백질 H5를 형성합니다.

F8은 DNA 폴리머라제 복합체의 핵심 촉매 서브유닛이지만 10개 미만의 염기로 구성된 작은 단편 생성물만 합성할 수 있습니다. A22-E4 이량체는 F8과 안정한 삼원 복합체를 형성하여 폴리머라제 복제의 지속성을 향상시킵니다. 복합체는 또한 폭스바이러스 DNA 중합효소 홀로효소로 간주됩니다. 또한 UDG E4는 DNA의 우라실 단일 염기 돌연변이를 인식하고 제거하여 DNA 복구 경로를 시작합니다. 그러나 UDG가 중합효소 홀로효소에 필수 요소로 통합되는 메커니즘과 DNA 합성과 우라실 염기 검색/절제의 두 과정 사이의 결합 메커니즘은 여전히 불분명합니다. 한편, H5는 다기능 단백질이자 폭스바이러스 DNA 복제에 필수적인 요소인 것으로 나타났지만, DNA 복제 과정에서 H5의 분자 메커니즘의 구체적인 역할은 완전히 알려지지 않은 상태입니다.

본 연구에서는 H5 사량체 강화 중합효소 지속성의 분자 메커니즘이 고해상도 F8-A22-E4-H5 구조 및 기능 실험을 통해 밝혀졌으며, 이는 E4가 중합효소 복합체에서 염기 절제 촉매 활성을 가지고 있음을 입증했습니다. 이전 연구에서는 폭스바이러스 폴리머라제가 형질전환 합성 활성을 갖지 않는 것으로 나타났으며, 이는 단일 가닥 DNA 주형에서 U 염기를 절단한 후 E4에 의해 생성된 무염기 부위에 추가 복구가 필요함을 의미합니다. 그렇지 않으면, 이는 4차 복합체에서 F8에 의해 매개되는 DNA 합성에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 온전한 바이러스 레플리콘이 염기 절단 복구 경로의 추가 인자를 포함할 수도 있음을 의미합니다.

전반적으로, 이 연구는 최근 다른 팀이 발표한 관련 연구와 함께 폭스바이러스의 독특한 DNA 복제 분자 메커니즘에 대한 중요한 구조적, 기능적 정보를 제공합니다. 이러한 발견은 폭스바이러스의 수명주기와 복제 전략에 대한 더 깊은 이해에 기여하고 항바이러스 약물 개발을 위한 새로운 목표를 제공합니다.