前言

疱疹病毒是一类广泛存在的双链DNA病毒，可长期潜伏于人体神经细胞中，并在免疫力下降时激活复发，引发多种疾病。目前临床常用药物（如阿昔洛韦）主要靶向病毒DNA聚合酶，这类药物虽有一定疗效，但难以清除潜伏病毒，且易引发耐药性问题。因此，寻找新的抗病毒靶点迫在眉睫。

病毒复制依赖于“解旋酶-引物酶（H/P）复合体”，该复合体负责解开DNA双链并启动复制。针对该复合体的抑制剂（如pritelivir）已成为新药研发热点并进入临床应用。然而，这些药物的精确结合位点与抑制机制尚未明确，其为何仅对部分疱疹病毒（如HSV）有效，以及H/P复合体如何与DNA聚合酶协同组装成复制叉复合物，仍是该领域亟待解决的核心科学问题。

近日，哈佛医学院Jonathan Abraham团队通过高分辨率冷冻电镜技术，成功解析了单纯疱疹病毒1型（HSV-1）核心复合物的工作状态及其被抑制剂“锁死”的构象。该研究不仅阐明了解旋酶-引物酶抑制剂（HPI）的作用机制，还揭示了病毒复制机器内部多个核心组件如何精密装配、协同工作的全新细节，为开发更高效、更广谱的抗疱疹病毒药物奠定了坚实的结构基础。 

该研究以“Mechanisms of HSV-1 helicase-primase inhibition and replication fork complex assembly”为题发表在《Cell》上。

研究内容

HSV-1 H/P复合物的结构

研究人员首次揭示了HSV-1 H/P复合体的高分辨率结构。冷冻电镜结构显示，该复合体以UL52引物酶为核心，UL5解旋酶与UL8辅助蛋白分居两侧。UL52的AEP样结构域与锌指结构域位于DNA出口的同一侧，为“先解旋，后引物”提供了合理的空间路径。

图1. pritelivir结合的HSV-1解旋酶-引物酶复合体整体结构

图2. HSV-1 UL5解旋酶结构域与ATP结合位点

HPIs的抑制机制

研究分别解析了复合体与三种抑制剂（pritelivir、IM-250、阿米那韦）结合的结构。结果显示，三种抑制剂均结合在UL5的1A与2A结构域界面与UL52的NTD及中间结构域形成的口袋中。药物结合后，阻止了UL5中1A与2A结构域的闭合，从而抑制了ATP水解与DNA解旋所需的构象变化。 

图3. HSV-1 HPI结合模式

图4. HPIs将H/P复合物锁定在无活性构象中，并使其在DNA上的活性暂停

HPI 选择性与耐药性机制

HPIs对α-疱疹病毒（如HSV-1、VZV）有效，但对β-疱疹病毒（如HCMV）无效。序列分析表明，UL52区域在不同疱疹病毒亚型间差异较大，影响了药物结合。

研究进一步揭示，已知的临床耐药突变（如UL5 K356N、UL52 F360C）直接位于药物结合口袋，通过破坏关键相互作用或产生空间位阻来削弱药物结合。

复制叉复合体的组装与结构

研究成功组装并解析了HSV-1复制叉复合体（H/P +聚合酶+DNA）的结构：UL30的FYNPYL 保守基序与 UL5的2B/2C域直接相互作用，这个界面在之前是完全未知的。

为了验证这个界面的功能重要性，研究人员将UL5上与FYNPYL基序相互作用的四个关键残基全部突变为丙氨酸。结果显示，突变体无法有效组装成完整的复制叉复合物，其DNA合成能力也严重受损。这证明该界面对于病毒基因组的有效复制至关重要。

图5. HSV-1复制叉复合物与DNA结合的结构

图6. 复制叉复合物与DNA的相互作用

图7. 疱疹病毒特异性FYNPYL 基序参与复制叉复合物组装

总结

这项研究揭示了抗疱疹病毒药物的全新作用机制，并破解了病毒复制机器的组装密码。研究发现，药物并非直接攻击酶的活性中心，而是通过别构抑制，巧妙地“锁死”了解旋酶的关键运动关节，使其丧失功能。同时，研究首次发现，病毒复制所需的两大核心组件——解旋酶与DNA聚合酶——是通过一个名为“FYNPVL”的保守分子接头实现精密对接的，这一发现阐明了它们如何协同完成高速复制。