Cell：山东大学校友一作！破解疱疹病毒复制“核心引擎”，揭开抑制剂作用机制

疱疹病毒是一大群包膜双链DNA （dsDNA）病毒，含有许多高度流行的人类病原体。人类疱疹病毒有三个亚家族——α、β和γ。单纯疱疹病毒（HSV）属于α-疱疹病毒亚家族，许多成员在感觉神经元中建立终身潜伏期。有两种HSV血清型：HSV-1主要与口唇感染有关，HSV-2主要与生殖器溃疡有关。

HSV可在免疫正常的个体中引起脑膜脑炎，在免疫功能低下的个体中引起严重的播散性疾病。β-疱疹病毒亚家族包括人巨细胞病毒（HCMV），它可以在免疫功能低下的个体中引起先天性缺陷和严重疾病。γ-疱疹病毒亚家族包括Epstein-Barr病毒（EBV）和卡波西肉瘤相关疱疹病毒（KSHV），它们具有致癌性，分别引起淋巴瘤、鼻咽癌和卡波西肉瘤。

五种HSV蛋白在DNA复制叉处形成核心复制机制的酶。这些是异三聚体解旋酶-引物酶（H/P），包括UL5（解旋酶）、UL52（引物酶）和UL8（辅助蛋白），以及异二聚体聚合酶全酶，包括一个催化亚基（UL30）和一个加工因子（UL42）。HSV H/P复合物具有5′~ 3′解旋酶、ATP酶、引物酶和DNA结合活性。UL5属于超家族1解旋酶（SF1），它是一组多样化的单体和二聚体解旋酶。UL52是古真核引物酶（AEP）超家族的成员，是催化核心（AEP样结构域）。

在招募到病毒复制叉后，UL5解开dsDNA，而UL52在滞后链上合成短RNA引物，为DNA合成提供底物。UL8是H/P复合物核定位所需的辅助蛋白，并有助于解绕dsDNA。基于生物信息学分析，UL8被预测类似于催化死亡的B族DNA聚合酶，具有手掌，拇指和手指结构域。第六种蛋白质，单链DNA （ssDNA）结合蛋白感染细胞蛋白8 (ICP8, UL29)，是复制机制的重要组成部分。

HSV聚合酶是一种具有3′-5′校对活性的B家族DNA聚合酶UL30包含拇指，手掌，手指，3′ -5′外切酶结构域和N端结构域（NTD）。NTD包含一个疱疹病毒特有的前NH2末端结构域（preN），它对病毒DNA合成很重要，但其功能尚不清楚。加工因子UL42增强DNA聚合酶对病毒DNA的亲和力，促进长链DNA的合成。UL42与真核增殖细胞核抗原（PCNA）具有相同的折叠，在DNA周围形成环状。然而，UL42作为单体发挥作用，不环绕DNA。

文章模式图（图源自Cell ）

在疱疹病毒中，FDA批准的抗病毒药物仅适用于HSV、水痘带状疱疹病毒（VZV，另一种α-疱疹病毒）和HCMV（一种β-疱疹病毒）。目前大多数针对HSV的药物靶向病毒DNA聚合酶。阿昔洛韦及其口服前药valacyclovir是核苷类似物，需要被病毒胸苷激酶激活，几十年来一直用于治疗HSV感染。然而，这些药物在防止病毒再激活方面只是部分有效。焦磷酸盐类似物Foscarnet是一种二线药物，具有明显的副作用。耐药HSV毒株的出现，特别是在免疫抑制个体中，使得确定替代抗病毒策略成为当务之急。

HSV H/P复合物是一个有希望的靶点，可以满足对疱疹病毒额外抗病毒药物的需求。正在研究用于治疗HSV的H/P抑制剂（HPIs）是pritelivir 和pritelivir 衍生药物IM-250，它们分别处于3期和1期临床试验中。Amenamevir是一种HPI，在日本被批准用于临床治疗HSV和VZV。HPIs如何干扰H/P活性尚不清楚。此外，目前的人乳头瘤病毒抗体具有有限的抗病毒活性谱，并且缺乏对其结合位点和作用机制的了解，阻碍了其他疱疹病毒的人乳头瘤病毒抗体的发展。

该研究使用单粒子冷冻电子显微镜（cryo-EM）获得DNA和HPIs结合的HSV-1 H/P复合物的结构。这些结构与单分子实验相结合，揭示了HPIs将H/P复合物锁定在非活性状态，导致其在DNA上的解绕活性暂停。组装的复制叉复合体的结构也揭示了广泛的H/P聚合酶界面，包括在疱疹病毒中保守的特征。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)01376-5