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哈兽研研究发现非洲猪瘟病毒复制的新机制

时间:2023-10-19   访问量:1027

近日,中国农业科学院哈尔滨兽医研究所联合中国科学院高能物理研究所在解析非洲猪瘟病毒(ASFV)复制机制方面取得重要进展,发现ASFV编码的E310R蛋白(pE301R)在病毒基因组复制过程中发挥滑动夹作用,为解析病毒复制的分子机制提供了科学依据。相关研究成果于2023年9月29日发表在《mBio》杂志。

ASFV引起的非洲猪瘟(ASF)是一种出血性、致死性、高度接触性传染病。ASFV是一种大型、复杂的核质双链DNA病毒。病毒基因组长170~194 kb,编码160多种病毒蛋白。由于对病毒基因组复制机制知之甚少,严重制约了抗病毒策略的研发。作者在前期研究中发现,pE301R可拮抗cGAS-STING介导的干扰素信号通路。然而,在构建该基因缺失的突变体病毒过程中,发现 E301R 在基因组中不可缺失。据此推测, E301R 是病毒结构复制的必需基因,在病毒复制周期中发挥关键作用。

为了探究pE301R的结构及其在病毒复制过程中的具体功能,作者应用X射线晶体衍射技术解析了pE301R高分辨率的晶体结构,发现它在整体结构上与真核生物和古细菌的滑动夹蛋白具有较高的相似性。进一步的结构分析发现pE301R可以组装成头尾相连的环形的四聚体结构,并利用分析型超速离心技术证实了四聚体的存在。pE301R的这种四元环与已知的二聚体或三聚体滑动夹或真核细胞的PCNA(即增殖的细胞核抗原)的结构不同,是一种新型滑动夹样结构。滑动夹和PCNA作为DNA聚合酶的辅助因子,与基因组和DNA聚合酶相结合,参与DNA聚合酶的持续合成。为了探究pE301R是否发挥滑动夹或PCNA样功能,作者进一步应用染色质免疫沉淀试验和免疫共沉淀试验发现,pE301R与ASFV基因组以及O174L蛋白(DNA聚合酶X)存在相互作用。分别在细胞和病毒层面进行了基因替换或回补试验,发现pE301R在病毒复制过程中发挥了滑动夹或PCNA样作用,而PCNA的特异性抑制剂T2AA能够抑制ASFV的基因组复制。

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ASFV pE301R与不同物种的滑动夹结构模式图

本研究鉴定了pE301R作为ASFV的DNA复制机器的重要组分,明确了pE301R在病毒基因组复制过程中的具体作用,为研发新型抗病毒策略提供了候选靶标。本研究发现了一种病毒编码的新型滑动夹样结构,丰富了对不同物种DNA复制过程中功能的认知。

本研究得到十四五国家重点研发计划(2021YFD1800104)、国家自然科学基金项目(31970152、U20A2060和32072866)、中国科学院战略先导项目(XDB37040302)和黑龙江省自然科学基金研究团队项目(TD2023C007)的资助。哈尔滨兽医研究所副研究员李素、硕士生葛海亮、中国科学院高能物理研究所李艳华副研究员和哈尔滨兽医研究所硕士生张柯慧为论文的共同第一作者,哈尔滨兽医研究所仇华吉研究员和中国科学院高能物理研究所张衡副研究员为共同通讯作者。

本文链接:https://journals.asm.org/doi/epub/10.1128/mbio.01645-23










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