揭示非洲豬瘟病毒DNA連接酶的分子機制

　　ASFV（African swine fever virus，非洲豬瘟病毒）病毒是一種獨特的雙鏈DNA病毒，既能感染野生豬，也能感染家豬。一旦爆發，將會導致近100%受感染豬的死亡。自1921年被發現以來，ASFV病毒受到了科研人員的廣泛關注，但目前仍沒有任何有效的疫苗被報道。ASFV病毒對全球多個國家和地區的豬飼養業都是一種巨大的威脅，并于2018年在中國首度爆發，導致了嚴重的經濟損失。ASFV病毒編碼了多個蛋白，形成了一套完整的DNA修復通路。與通常的DNA修復通路不同，ASFV DNA修復通路中的DNA 聚合酶（AsfvPolX）和連接酶AsfvDNAL的保真性都非常低，在ASFV病毒基因組的修復和突變過程中均發揮了關鍵作用。

　　復旦大學甘建華團隊早期研究發現，AsfvPolX擁有一個獨特的磷酸根識別位點，對其底物結合和催化活性十分關鍵（Plos Biology, 2017）【1】。然而AsfvDNAL與同源蛋白的序列相似性很低，其容忍堿基錯配的分子機制還不明確。

　　近日，復旦大學生命科學學院、遺傳工程國家重點實驗室甘建華課題組與李繼喜課題組以及四川大學黃震課題組合作在Nature Communications在線發表了題為Structure of the error-prone DNA ligase of African swine fever virus identifies critical active site residues的論文，該研究用X-射線晶體學方法解析了AsfvDNAL與不同類型DNA復合物的結構，揭示了AsfvDNAL結合和催化底物連接的分子機制，為針對非洲豬瘟病毒DNA修復通路蛋白的藥物設計提供了結構基礎。

　　在這項研究中，甘建華、李繼喜和黃震團隊利用晶體學手段，成功解析了AsfvDNAL與不同DNA底物的高分辨率結構(圖1)。晶體結構顯示，AsfvDNAL的N-端具有一個獨特的DNA結合結構域（NTD），該結構域對底物結合十分重要。雖然AsfvDNAL與常見的DNA連接酶在催化機制方面保守，AsfvDNAL在底物催化位點附近具有一些明顯不同的氨基酸組成。蛋白突變、體外DNA結合以及活性研究顯示，催化位點附近的氨基酸對催化形式AsfvDNAL-DNA復合物的形成及活性至關重要。

圖1. AsfvDNAL與DNA底物復合物的晶體結構

　　博士生陳屹勍為論文的第一作者，復旦大學的甘建華教授、李繼喜教授以及四川大學的黃震教授為并列通訊作者。

　　參考文獻：

　　1、Chen, Y. et al. Unique 5’-P recognition and basis for dG:dGTP misincorporation of ASFV DNA polymerase X. PLoS Biol. 15, e1002599 (2017).