猴痘病毒（MPXV）是一種正痘病毒，于2022年引發(fā)全球疫情。痘病毒DNA聚合酶復(fù)合物負(fù)責(zé)病毒基因組的復(fù)制與完整性；然而，DNA復(fù)制保真度的分子機(jī)制尚不清楚。
2025年3月4日，中國科學(xué)院微生物研究所高福及施一共同通訊在PNAS（IF=9.4）在線發(fā)表題為“Structural basis of DNA replication fidelity of the Mpox virus”的研究論文。該研究確定了處于編輯狀態(tài)的MPXV F8–A22–E4聚合酶全酶與錯配引物–模板DNA以及含有尿嘧啶脫氧核苷酸的DNA復(fù)合物的冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）結(jié)構(gòu)。
研究結(jié)果顯示，MPXV聚合酶具有與其他物種B家族DNA聚合酶類似的復(fù)制-編輯轉(zhuǎn)換機(jī)制，以校對錯配核苷酸。獨特的持續(xù)性輔助因子A22–E4在不同工作狀態(tài)下發(fā)生構(gòu)象變化，并可能影響校對過程。此外，我們闡明了E4作為尿嘧啶DNA糖基化酶的堿基切除修復(fù)（BER）功能，以及痘病毒特有的基因組復(fù)制與BER的偶聯(lián)機(jī)制。我們的發(fā)現(xiàn)極大地提升了我們對正痘病毒DNA復(fù)制保真度的分子理解，并將促進(jìn)廣譜抗病毒藥物的開發(fā)。
猴痘病毒（MPXV）屬于痘病毒科正痘病毒屬，是導(dǎo)致一種名為猴痘的人畜共患疾病的病原體。2022年7月，世界衛(wèi)生組織（WHO）將猴痘列為國際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件（PHEIC）。由于全球病例持續(xù)減少，PHEIC狀態(tài)于2023年5月結(jié)束。MPXV可分為兩個遺傳分支，即分支I和分支II。分支I的MPXV與較高的死亡率相關(guān)，高達(dá)10%，而分支II的死亡率較低，低于1%。2022年爆發(fā)的MPXV菌株被指定為分支IIb，因其序列與分支II相似且死亡率低。2024年，由于一種新型MPXV菌株（分支Ib）在非洲許多國家，特別是在剛果民主共和國（DRC）傳播，世衛(wèi)組織再次宣布猴痘為國際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件。此次猴痘疫情導(dǎo)致超過15600例病例和537人死亡。盡管該病毒通常對免疫功能正常的人引起輕微癥狀，但如果傳播到免疫功能低下的人群、兒童、老年人、孕婦以及患有基礎(chǔ)疾?。ㄈ绨滩『吞悄虿。┑娜巳海瑒t可能導(dǎo)致重病或死亡。
MPXV DNA聚合酶全酶復(fù)制能力與修復(fù)的耦合機(jī)制（圖片源自PNAS）
系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)特征和序列分析揭示了近期MPXV疫情中微進(jìn)化的證據(jù)，以及由于持續(xù)的微進(jìn)化而可能對人類宿主的適應(yīng)性。與SARS相關(guān)冠狀病毒一樣，人類中的持續(xù)傳播將在未來促成不同的血清型。人們認(rèn)為，MPXV的進(jìn)化是病毒DNA復(fù)制蛋白和宿主蛋白（如APOBEC3）共同作用的結(jié)果。MPXV在原子水平上維持DNA復(fù)制保真度的分子機(jī)制將為理解MPXV進(jìn)化提供理論基礎(chǔ)，并促進(jìn)抗病毒藥物和其他對策的發(fā)展，這是本研究的目的。
作為B族DNA聚合酶的成員，MPXV DNA聚合酶F8同時具有5′-to-3′DNA聚合活性和3′-to-5′校對核酸外切酶活性。最近，我們和其他一些團(tuán)隊已經(jīng)確定了MPXV F8-A22-E4全酶復(fù)合物在載脂蛋白和復(fù)制狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，并表明MPXV F8聚合酶具有規(guī)范的結(jié)構(gòu)特征，可保證DNA合成過程中的構(gòu)象/化學(xué)選擇和校對。這表明復(fù)制型MPXV聚合酶的錯誤率（定義為錯誤dNTPs與正確dNTPs摻入效率的比率）與其他DNA聚合酶類似，可能低至~10?7至10?8。然而，將活性修復(fù)蛋白尿嘧啶DNA糖基化酶（UDG）E4作為MPXV聚合酶全酶的重要組成部分，是痘病毒復(fù)制機(jī)制的一個獨特特征，這一特征之前在痘苗病毒（VACV）中有過研究，并進(jìn)一步降低了痘病毒復(fù)制的錯誤率。然而，痘病毒DNA復(fù)制保真度的分子機(jī)制仍然難以捉摸。復(fù)制和堿基切除修復(fù)（BER）的校對過程和偶聯(lián)機(jī)制需要在原子水平上進(jìn)行研究，以揭示痘病毒的獨特特征。
https://doi.org/10.1073/pnas.2411686122
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