皰疹病毒（Herpesviruses）是一類廣泛流行的雙鏈DNA病毒，可在宿主體內(nèi)建立終身潛伏并導(dǎo)致多種疾病。臨床上，針對HSV等皰疹病毒的主力藥物多以病毒DNA聚合酶為靶點，但耐藥株的出現(xiàn)（尤其在免疫抑制人群中）凸顯了開發(fā)替代抗病毒策略的緊迫性。 在皰疹病毒復(fù)制過程中，解旋酶-引物酶（helicase–primase,H/P）復(fù)合物是極具潛力的新靶點；其中，H/P抑制劑（HPIs）如pritelivir及其衍生物IM-250分別處于III期與I期臨床研究，而amenamevir已在日本獲批用于HSV/VZV相關(guān)適應(yīng)癥。

2025年12月29 日， 哈佛醫(yī)學(xué)院Jonathan Abraham團(tuán)隊（第一作者為于子朔和Pradeep Sathyanarayana） 在Cell上發(fā)表了文章Mechanisms of HSV-1 helicase–primase inhibition and replication fork complex assembly，研究人員 綜合運用單顆粒冷凍電鏡（cryo-EM）、單分子光鑷（optical tweezers）、分子動力學(xué)（MD）與體外復(fù)制功能實驗，系統(tǒng)解析了：1.多種HPI如何結(jié)合并抑制HSV-1 H/P復(fù)合物；2.HPI如何在單分子層面引發(fā)H/P在DNA上“停頓”；3. H/P與聚合酶全酶如何在復(fù)制叉處裝配，以及皰疹病毒特異的“橋梁”界面是什么。

研究亮點一：三種HPI共享“同一結(jié)合口袋”，把H/P“鎖”在失活構(gòu)象中

作者通過運用冷凍電鏡的手段解析三種藥物小分子與HSV-1解旋酶-引物酶復(fù)合物的結(jié) 構(gòu) ， 顯示，pritelivir、IM-250與amenamevir都結(jié)合在由UL5（解旋酶）與UL52（引物酶）共同塑造的口袋中，并阻斷UL5兩個RecA樣結(jié)構(gòu)域（1A/2A）完成ATP結(jié)合后所需的“閉合”構(gòu)象變化，從而抑制ATP水解與DNA轉(zhuǎn)位。進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)對比與生化實驗也支持這一點：在抑制劑存在下，ATP結(jié)合/水解相關(guān)關(guān)鍵位點的幾何排布被擾動，且pritelivir、amenamevir可劑量依賴性降低H/P的ATPase活性。

研究亮點二：單分子光鑷直接“看見”抑制劑讓H/P在DNA上頻繁暫停

為了把“構(gòu)象鎖定”與“功能抑制”更直接地聯(lián)系起來，作者建立了雙阱光鑷解鏈實驗：在恒力條件下，監(jiān)測H/P解鏈把dsDNA轉(zhuǎn)為ssDNA所導(dǎo)致的分子長度變化。結(jié)果顯示：野生型H/P可持續(xù)解鏈、幾乎無停頓，平均速率約33 nt/s（n=41）。而加入pritelivir后，解鏈速率下降且“暫停比例”隨藥物濃度顯著上升：例如100 nM時速率降至25 nt/s并出現(xiàn)約17.9%的暫停；500 nM時速率僅約9.5 nt/s，暫停比例可達(dá)約51.5%。這一單分子證據(jù)直觀證明：HPI并非簡單“堵住活性位點”，而是通過穩(wěn)定失活構(gòu)象，讓H/P在DNA上更易陷入“走走停停”的狀態(tài)。

研究亮點三：捕捉H/P-聚合酶復(fù)制叉復(fù)合物，揭示皰疹病毒特異裝配“橋梁”——FYNPYL基序

在復(fù)制層面，作者進(jìn)一步重構(gòu)了包含H/P復(fù)合物（UL5/UL52/UL8）、聚合酶全酶（UL30/UL42）與叉狀DNA的HSV-1復(fù)制叉復(fù)合物，并獲得全局約3.8 ?分辨率的cryo-EM 結(jié)構(gòu) 。功能實驗表明：在滾環(huán)復(fù)制體系中，加入H/P可促進(jìn)產(chǎn)生>10 kb的長鏈產(chǎn)物；而加入pritelivir或amenamevir會劑量依賴性降低長產(chǎn)物。最關(guān)鍵的裝配機制來自一個皰疹病毒特異界面：UL30（聚合酶催化亞基）N端preN結(jié)構(gòu)域中的高度保守FYNPYL基序伸向UL5，并與UL5的2B/2C結(jié)構(gòu)域形成直接相互作用。作者不僅解析了該界面的關(guān)鍵接觸殘基（如UL30的F44/Y48/L49與UL5的F550/Y648/Y696等），還通過突變驗證其在復(fù)合物裝配與高效DNA合成中的必要性：將UL5界面殘基突變?yōu)楸彼岷?，質(zhì)量光度法顯示復(fù)制叉大復(fù)合物難以形成， 同時在滾環(huán)復(fù)制實驗中 >10 kb產(chǎn)物顯著減少。這為“皰疹病毒復(fù)制叉如何把解鏈與合成兩臺發(fā)動機耦合起來”提供了結(jié)構(gòu)與功能層面的直接證據(jù)。

意義：為新一代皰疹病毒抗病毒策略提供“結(jié)構(gòu)—動力學(xué)—功能”閉環(huán)框架

這項工作把HPI的作用機制從“口袋在哪里”推進(jìn)到“動態(tài)上怎么卡住”，再推進(jìn)到“復(fù)制子如何發(fā)揮功能”，并首次在復(fù)制叉層面解析H/P與聚合酶的關(guān)鍵橋梁界面，為理解皰疹病毒復(fù)制機器裝配與推進(jìn)提供了結(jié)構(gòu)框架，也為HPI優(yōu)化與潛在的新型蛋白-蛋白界面干預(yù)策略奠定基礎(chǔ)。

本研究第一作者為于子朔 博士。于子朔博士 長期聚焦DNA病毒復(fù)制機器的結(jié)構(gòu)與機制研究，致力于將結(jié)構(gòu)生物學(xué)與單分子生物物理手段結(jié)合，用“看得見的機制”推動抗病毒藥物靶點發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化。于子朔博士 本科畢業(yè)于山東大學(xué)，博士畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)， 師從徐彥輝教授， 于哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Jonathan Abraham教授（HHMI）實驗室進(jìn)行博士后研究。迄今為止共發(fā)表SCI論文1 3 篇，其中以第一作者及共同第一作者共發(fā)表五篇文章，包括

Ce

ll, Cell Research, Nature Communications

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.11.041

制版人： 十一

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