2024年8月21日，中國科學(xué)院微生物研究所高福團(tuán)隊(duì)在 Nucleic Acids Research 在線發(fā)表了題為 Structural basis for difunctional mechanism of m-AMSA against African swine fever virus 的研究論文。該研究解析了非洲豬瘟病毒（ASFV）II型DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶（Topo II）pP1192R介導(dǎo)DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變的分子機(jī)制，揭示了pP1192R這一唯一已知的哺乳動(dòng)物病毒Topo II的抑制劑偏好性和全新的抑制劑作用機(jī)理，并提供了詳細(xì)的藥物靶點(diǎn)信息。該研究為ASFV復(fù)制機(jī)制的解析奠定了基礎(chǔ)，并為開發(fā)針對ASFV復(fù)制階段的抗病毒藥物提供了新思路。

圖1. 圖形摘要

DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶在DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、重組和修復(fù)等核心生命過程中起著關(guān)鍵作用，通過引入單鏈或雙鏈斷裂解開DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)，促進(jìn)這些過程的精確進(jìn)行。ASFV的II型DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶pP1192R在病毒感染的中晚期階段高度活躍，是病毒復(fù)制的關(guān)鍵酶。

團(tuán)隊(duì)利用多種結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段，解析了pP1192R全酶活周期中多個(gè)酶活階段的分子構(gòu)象。在全面評估了Topo II抑制劑對pP1192R的靶向性后，發(fā)現(xiàn)僅真核Topo II抑制劑m-AMSA特異性阻斷pP1192R的酶活功能，并顯著抑制ASFV在豬肺泡巨噬細(xì)胞（PAM）中的復(fù)制。隨后，研究團(tuán)隊(duì)解析了pP1192R-DNA-m-AMSA三元復(fù)合物結(jié)構(gòu)，從生化和結(jié)構(gòu)兩個(gè)角度揭示了m-AMSA對pP1192R的雙重抑制機(jī)制。除通過傳統(tǒng)的捕獲Top II-DNA共價(jià)復(fù)合物的機(jī)制抑制酶活功能外，研究首次發(fā)現(xiàn)Topo II抑制劑可以通過阻止DNA斷裂并穩(wěn)定非共價(jià)的Topo II-DNA復(fù)合物的機(jī)制抑制Topo II的酶活功能。此外，通過解析pP1192R對DNA的預(yù)切割狀態(tài)構(gòu)象，研究首次發(fā)現(xiàn)了橋接Topo II DNA酶切活性氨基酸和DNA磷酸骨架間的金屬離子（A2+）。這一發(fā)現(xiàn)為Topo II的雙離子依賴的DNA切割機(jī)制提供了直接證據(jù)。

圖2. m-AMSA抑制pP1192R的分子機(jī)制

中國科學(xué)院微生物研究所高福院士、齊建勛研究員和北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院王寒副研究員為論文的共同通訊作者。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生劉瑞麗、程英顯，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生孫俊清和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所李連峰副研究員為論文的共同第一作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和北京大學(xué)學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)的資金支持。

?????原文鏈接：https://doi.org/10.1093/nar/gkae703