『Matéria de capa』Ning Gao/Ning Li da Universidade de Pequim revela insights estruturais sobre a montagem e o mecanismo do complexo MPXV DNA polimerase!

Volume 83, Edição 23 7, dezembro de 2023

Xiao Han Wang¹ ，Liangwen Ma^1,2 ，Ningning Li,^1,2,*，Ning Gao^1,2,3,4,*

Processo de design da capa

A capa desta edição da Célula Molecular é o artigo“Insights estruturais sobre a montagem e mecanismo do complexo de DNA polimerase do vírus mpox F8-A22-E4-H5"por Professor Ning Gao e Pesquisador Associado Ningning Li de Universidade de Pequim.

Desde o surto em Maio de 2022, o vírus da varíola dos macacos espalhou-se rapidamente por todo o mundo, representando uma séria ameaça à saúde humana. O vírus da varíola dos macacos do surto pertence a um grande vírus de DNA de fita dupla, envelopado, do gênero Orthopoxvirus da família Poxviridae. Além disso, a família também inclui dois membros bem conhecidos, o vírus da vacínia e o vírus da varíola. Alvos importantes para a ação dos medicamentos anti-ortopoxvírus são a maquinaria de replicação do DNA, em particular a DNA polimerase. A resolução de estruturas de alta resolução é essencial para o desenvolvimento de medicamentos e vacinas contra a varíola dos macacos.

Enquanto a maioria dos vírus de DNA replicam seus genomas no núcleo da célula hospedeira, a replicação do genoma dos poxvírus é feita no citoplasma do hospedeiro. Os principais fatores proteicos necessários para a replicação do vírus da varíola dos macacos são codificados principalmente pelo seu genoma, incluindo DNA polimerase F8 (nomeada em homenagem ao sistema do vírus da varíola dos macacos), DNA helicases/primase E5, uracil-DNA glicosilase (UDG) E4, heterodímero A22, que junto com E4 forma o fator de persistência da replicação da polimerase (fator de processabilidade) e a proteína multifuncional fosforilada H5, entre outros.

F8 é a subunidade catalítica central do complexo de DNA polimerase, mas só pode sintetizar produtos de pequenos fragmentos com menos de 10 bases. O dímero A22-E4 forma um complexo ternário estável com F8, o que aumenta a persistência da replicação da polimerase e, portanto, o ternário complexo também é considerado a holoenzima da DNA polimerase do poxvírus. Além disso, o UDG E4 reconhece e extirpa mutações de base única do uracilo no ADN e inicia a via de reparação do ADN. No entanto, o mecanismo pelo qual o UDG é integrado na holoenzima da polimerase como um factor essencial e o mecanismo de acoplamento entre os dois processos de síntese de ADN e pesquisa/excisão de bases de uracilo permanecem obscuros. Entretanto, o H5 demonstrou ser uma proteína multifuncional e um factor essencial para a replicação do ADN do poxvírus, mas o papel específico do seu mecanismo molecular no processo de replicação do ADN permanece completamente desconhecido.

Neste estudo, o mecanismo molecular da persistência da polimerase aprimorada pelo tetrâmero H5 foi revelado por experimentos de estrutura e função F8-A22-E4-H5 de alta resolução, que demonstraram que E4 tem uma atividade catalítica de excisão de base no complexo da polimerase. Estudos anteriores mostraram que a polimerase do poxvírus não possui atividade sintética de transdanos, o que implica que o sítio livre de bases criado por E4 após a excisão da base U no modelo de DNA de fita simples requer reparo adicional. Caso contrário, isto afectaria a síntese de ADN mediada por F8 no complexo quaternário, implicando que o replicão viral intacto também pode incluir factores adicionais da via de reparação por excisão de bases.

No geral, este trabalho, juntamente com estudos relacionados publicados recentemente por outras equipes, fornece informações estruturais e funcionais importantes sobre o mecanismo molecular único de replicação do DNA dos poxvírus. Estas descobertas contribuem para uma compreensão mais profunda do ciclo de vida e da estratégia de replicação dos poxvírus e fornecem novos alvos para o desenvolvimento de medicamentos antivirais.