北京
近日，中国农业科学院兰州兽医研究口蹄疫与新发病流行病学团队在《Nature Communications》期刊上发表了题为“Structural basis of RNA polymerase complexes in African swine fever virus”的研究论文，该研究与兰州大学动物医学与生物安全学院、中国科学院生物物理研究所合作完成。
非洲猪瘟是危害世界养猪业已逾百年的“头号杀手”，它是由非洲猪瘟病毒（ASFV）感染家猪和野猪引起的一种急性烈性传染病，严重危害世界养猪产业。ASFV作为核质大DNA病毒，类似于牛痘病毒，自身可以编码与真核生物同源的RNA聚合酶（RNAP）核心亚基与转录因子，而不依赖宿主细胞完成转录过程。RNAP复合体作为ASFV生命周期关键的多功能蛋白质机器，负责基因组的转录和调控，研究其结构和功能对阐明ASFV维持“病毒工厂”意义重大。由于组成RNAP复合体的亚基众多、不同转录状态其组成和构象会动态变化，ASFV转录调控的分子机制仍然尚不清楚。
该研究利用同源重组技术构建了携带亲和标签的重组毒，通过亲和纯化和蔗糖密度梯度离心获得了感染状态下的内源ASFV RNAP，解析了多种天然构象的高分辨率冷冻电镜结构。此外，利用ASFV早期转录基因片段模拟转录泡结构，获得了转录延伸状态下的构象。体外功能实验表明，内源ASFV RNAP可以利用转录泡在体外延伸引物链。ASFV RNAP与经典RNAP的核心结构相似，但在外表面有一些独特的区域，可能介导与特定转录因子的相互作用。
作者继而发现了一个独特的亚基M1249L，其结构类似于一个“笼子”，将核心亚基包裹在里面，与核心亚基形成了广泛的相互作用，稳定ASFV RNAP的整体结构。M1249L由多个结构域组成，与核心亚基动态结合，形成了多种构象，不同构象间可能互相转换，代表着不同的转录状态。M1249L C末端结构域深深地插入RNAP内部，占据了核酸结合位点。与牛痘病毒RNA聚合酶全复合体的结构分析表明，M1249L的结合导致多种经典转录因子的结合受阻。因此，M1249L作为ASFV特有的转录因子，稳定ASFV RNAP的整体结构，并通过动态结合机制调控ASFV RNAP的活性。
综上所述，本研究不仅发现了天然状态下ASFV RNAP独特的结构特征，揭示了其基因组转录的结构基础，为深入理解非洲猪瘟的致病机制提供了新的视角，还为ASFV防控疫苗和药物的研发提供了理论基础。
郑海学研究员、孙飞研究员、朱紫祥研究员和朱赟研究员为文章的通讯作者，朱国梁青年研究员、席飞博士研究生和曾吴瑕硕士研究生为文章的第一作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家生猪产业技术体系、农科院项目、甘肃省项目、广东省项目等资助。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55683-z
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