本站讯(生命科学学院供稿）伪狂犬病病毒（PRV）是猪疱疹病毒科Alpha疱疹病毒亚家族的一员，是一种包膜双链DNA病毒。这种病毒是Aujeszky病的病原体，自然界中猪是PRV的主要宿主，在5日龄以内的仔猪中，PRV感染的死亡率约为100 %，对养猪业造成了沉重的损失。作为PRV的关键酶，dUTPase的功能是维持较低的细胞dUTP/dTTP比率，确保DNA复制的准确性，并通过催化dUTP水解成dUMP和焦磷酸盐来为dTTP提供dUMP前体，但其结构和酶催化机制尚不清晰。

2024年9月17日，天津大学生命科学学院王亚鑫、叶升团队在International Journal of Biological Macromolecules（一区TOP）上在线发表题为“Structural definition of pseudorabies virus dUTPase reveals a novel folding dimer in the herpesvirus family”的研究论文。

首先，团队通过X射线衍射解析了伪狂犬病毒dUTPase的2.23 Å高分辨晶体结构，阐明dUTPase以果冻卷基序形成的β桶二聚体的形式存在，两种单体的结构表现出高度的相似性，但在它们的二级结构中可以观察到细微的差异。利用静态光散射和小角衍射分析，证实了二聚体在溶液中的稳定性。同时根据其结构信息，在每个单体中存在一个空腔，根据空腔的结构及其与底物dUMP的相互作用，可以合理地将其视为PRV dUTP酶的活性中心（图1）。

图1.伪狂犬病毒dUTPase的晶体结构。

在伪狂犬病毒和其他物种的dUTPase序列比对中，发现与三聚体dUTP酶相比，PRV dUTP酶没有表现出明显的保守基序。而在伪狂犬病毒和其他疱疹病毒的dUTPase序列比对中，发现这些dUTP酶之间的序列具有6个明显保守的基序。针对这些保守基序上的结合底物的关键氨基酸进行了突变，并检测dUTPase突变体的酶活性，G82A、V84A、F88A和Q93A突变体的酶活性不受明显影响，相反，I83A、D85A、D173A、R172A、S173A、S174A和Q214A突变体的酶活性显著降低（图2）。

图2.突变体dUTPase酶活性测定。

与已发现的疱疹病毒家族中单体dUTPase不同，伪狂犬病毒dUTPase以稳定的二聚体形式存在。为了探究二聚体的寡聚状态对dUTPase的作用，团队对二聚体互作界面进行分析，发现与dUTP酶的经典二聚体状态（例如克氏锥虫和重型利什曼原虫）不同，它们利用α螺旋和非二级结构之间的相互作用缠结以构成二聚体界面，而PRV dUTP酶在很大程度上依赖于在四个β折叠片的N端残基P33-V36和C端残基R242-A248之间建立的氢键和疏水相互作用网络。破坏这些残基之间的氢键网络，对酶活性产生了很大影响，热迁移试验（TSA）还表明二聚体互作界面对蛋白稳定发挥了关键作用（图3）。

综上所述，该研究发现了疱疹病毒家族中一种全新的dUTPase结构，并为基于结构的药物开发提供了研究基础。天津大学生命科学学院硕士研究生李嘉辰、博士生马森、杨润泽为本文的共同第一作者，天津大学王亚鑫副教授和叶升教授为本文的共同通讯作者，天津大学生命科学学院为本文第一单位，该研究得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.135696

（编辑 焦德芳 王淑敏)