『カバーストーリー』北京大学の Ning Gao/Ning Li が、MPXV DNA ポリメラーゼ複合体のアセンブリとメカニズムについての構造的洞察を明らかにします。

83 巻、23 号、2023 年 12 月 7 日

ワン・シャオハン¹ ，馬梁文^1、2 ，李寧寧^1、2、*，ガオ^{1、2、3、4、*}

表紙デザインの流れ

今号の表紙は、 分子細胞 という記事です」mpox ウイルス DNA ポリメラーゼ複合体 F8-A22-E4-H5 の集合と機構に関する構造的洞察"による 高寧教授 そして 准研究員 李寧寧 から 北京大学.

2022 年 5 月の発生以来、サル痘ウイルスは世界中に急速に広がり、人間の健康に深刻な脅威をもたらしています。発生したサル痘ウイルスは、ポックスウイルス科オルソポックスウイルス属の大型のエンベロープを持った二本鎖 DNA ウイルスに属します。これに加えて、このファミリーには、ワクシニア ウイルスと痘瘡ウイルスという 2 つのよく知られたメンバーも含まれます。抗オルトポックスウイルス薬の作用の重要な標的は、DNA 複製機構、特に DNA ポリメラーゼです。高解像度構造の分解能は、抗サル痘薬やワクチンの開発に不可欠です。

ほとんどの DNA ウイルスは宿主細胞の核内でゲノムを複製しますが、ポックスウイルスのゲノム複製は宿主の細胞質内で行われます。サル痘ウイルスの複製に必要な主要なタンパク質因子は、主にそのゲノムによってコードされており、これには、DNA ポリメラーゼ F8 (サル痘ウイルス システムにちなんで命名)、DNA ヘリカーゼ/プライマーゼ E5、ウラシル DNA グリコシラーゼ (UDG) E4、ヘテロ二量体 A22 が含まれます。とりわけ、ポリメラーゼ複製持続因子 (処理能力因子) および多機能リン酸化タンパク質 H5 を形成します。

F8 は DNA ポリメラーゼ複合体の中心的な触媒サブユニットですが、合成できるのは 10 塩基未満の小さなフラグメント生成物だけです。A22-E4 二量体は F8 と安定した三元複合体を形成し、これによりポリメラーゼ複製の持続性が向上し、三元複合体が強化されます。複合体はポックスウイルス DNA ポリメラーゼ ホロ酵素とも考えられています。さらに、UDG E4 は DNA 内のウラシル一塩基変異を認識して切除し、DNA 修復経路を開始します。しかし、UDGが必須因子としてポリメラーゼホロ酵素に組み込まれる機構や、DNA合成とウラシル塩基の探索・切除という2つのプロセス間の共役機構は依然として不明である。一方、H5 は多機能タンパク質であり、ポックスウイルス DNA 複製に必須の因子であることが示されていますが、DNA 複製プロセスにおけるその分子機構の具体的な役割は完全に不明のままです。

この研究では、H5 テトラマーによって強化されたポリメラーゼ持続性の分子機構が、高分解能 F8-A22-E4-H5 の構造および機能実験によって明らかにされ、E4 がポリメラーゼ複合体において塩基除去触媒活性を有することが実証されました。これまでの研究では、ポックスウイルスポリメラーゼにはトランスダメージ合成活性がないことが示されており、これは、一本鎖DNA鋳型上のU塩基の切除後にE4によって作成される塩基のない部位にはさらなる修復が必要であることを意味している。そうでない場合、これは四次複合体中のF8によって媒介されるDNA合成に影響を与える可能性があり、無傷のウイルスレプリコンには塩基除去修復経路の追加の因子も含まれている可能性があることを意味します。

全体として、この研究は、他のチームによって最近発表された関連研究と合わせて、ポックスウイルスのユニークな DNA 複製分子機構に関する重要な構造的および機能的情報を提供します。これらの発見は、ポックスウイルスのライフサイクルと複製戦略のより深い理解に貢献し、抗ウイルス薬開発の新しい標的を提供します。