猴痘是由猴痘病毒(mpox)感染引起的人畜共患病毒性疾病。由于新的猴痘病毒突变株（Ib型）的出现，对儿童与女性致病性和传染性更强。2024年8月14日，世界卫生组织再次宣布猴痘疫情构成“国际关注的突发公共卫生事件”。该病毒与大家熟知的痘苗病毒（vaccinia virus）和天花病毒（variola virus）属于同一家族。目前尚无靶向猴痘病毒的特异性药物，而DNA复制机器尤其是DNA聚合酶是抗病毒药物的重要靶标。

2024年5月10日，武汉大学董长江/张郑宇团队在国际期刊《International Journal of Biological Macromolecules》发表了题为“Structural basis of human mpox viral DNA replication inhibition by brincidofovir and cidofovir”的研究论文。该研究工作解析了猴痘病毒的DNA聚合全酶与临床药物布罗福韦酯（brincidofovir）的作用机制，为后期的药物开发与药物改在奠定了结构基础。

猴痘病毒的基因组复制发生在宿主细胞内，其DNA复制所需的关键蛋白为DNA聚合全酶F8-A22-E4，其中F8为聚合酶、A22-E4为加工因子。布罗福韦酯（brincidofovir, BCV）是一种核苷酸类似物，被FDA批准用于临床治疗天花病毒感染。Brincidofovir进入人体细胞内后，脂质尾部被切割，形成西多福韦（cidofovir，CDV），而后进一步磷酸化成药物活性形式西多福韦二磷酸（Cidofovir diphosphate，CDVpp）（图1）。

图1brincidofovir在细胞中转化为活性形式Cidofovir diphosphate

该研究通过冷冻电镜解析了聚合全酶F8-A22-E4与DNA结合状态、dCTP进入聚合全酶F8-A22-E4-DNA状态和cidofovir diphosphate进入聚合全酶F8-A22-E4-DNA状态的三种高分辨率结构。从结构生物学的角度阐释了cidofovir diphosphate抑制病毒DNA复制的机制（图2）。

该研究发现药物活性状态的cidofovir diphosphate和dCTP进入聚合全酶F8-A22-E4-DNA状态的结构十分相似，这解释了cidofovir diphosphate为何可以被猴痘病毒聚合全酶和DNA识别。但是由于cidofovir diphosphate和dCTP分子结构的差异，使得下一个dNTP分子无法进入合成链中进行延伸，使得DNA合成终止。该研究团队基于一系列成果提出了cidofovir diphosphate抑制猴痘病复制的可能工作机制（图3），为后续针对性的抗猴痘病毒药物研发和药物改造提供了一些思路。

图3 CDVpp抑制猴痘病毒DNA复制的周期

猴痘病毒 DNA复制从F8-A22-E4蛋白(PDB：8HDZ)结合DNA开始，形成DNA结合状态(2)。F8-A22-E4-DNA结合dNTP形成dNTP结合状态合成DNA(3)，然后回到DNA结合状态(2)，继续进入DNA合成状态(3)，直至DNA合成完成，而蛋白在返回未结合DNA状态（Apo state），而CDVpp抑制并终止DNA合成(3)。

药事网转载发布 | 尽情分享朋友圈 | 转载请联系授权

药事网

中国领先的互联网药师集团

戳原文，看论文原文！