猴痘病毒（MPXV）是一種正痘病毒，于2022年引發全球疫情。痘病毒DNA聚合酶復合物負責病毒基因組的復制與完整性；然而，DNA復制保真度的分子機制尚不清楚。

2025年3月4日，中國科學院微生物研究所高福及施一共同通訊在PNAS（IF=9.4）在線發表題為“Structural basis of DNA replication fidelity of the Mpox virus”的研究論文。該研究確定了處于編輯狀態的MPXV F8–A22–E4聚合酶全酶與錯配引物–模板DNA以及含有尿嘧啶脫氧核苷酸的DNA復合物的冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）結構。

研究結果顯示，MPXV聚合酶具有與其他物種B家族DNA聚合酶類似的復制-編輯轉換機制，以校對錯配核苷酸。獨特的持續性輔助因子A22–E4在不同工作狀態下發生構象變化，并可能影響校對過程。此外，我們闡明了E4作為尿嘧啶DNA糖基化酶的堿基切除修復（BER）功能，以及痘病毒特有的基因組復制與BER的偶聯機制。我們的發現極大地提升了我們對正痘病毒DNA復制保真度的分子理解，并將促進廣譜抗病毒藥物的開發。

猴痘病毒（MPXV）屬于痘病毒科正痘病毒屬，是導致一種名為猴痘的人畜共患疾病的病原體。2022年7月，世界衛生組織（WHO）將猴痘列為國際關注的突發公共衛生事件（PHEIC）。由于全球病例持續減少，PHEIC狀態于2023年5月結束。MPXV可分為兩個遺傳分支，即分支I和分支II。分支I的MPXV與較高的死亡率相關，高達10%，而分支II的死亡率較低，低于1%。2022年爆發的MPXV菌株被指定為分支IIb，因其序列與分支II相似且死亡率低。2024年，由于一種新型MPXV菌株（分支Ib）在非洲許多國家，特別是在剛果民主共和國（DRC）傳播，世衛組織再次宣布猴痘為國際關注的突發公共衛生事件。此次猴痘疫情導致超過15600例病例和537人死亡。盡管該病毒通常對免疫功能正常的人引起輕微癥狀，但如果傳播到免疫功能低下的人群、兒童、老年人、孕婦以及患有基礎疾病（如艾滋病和糖尿病）的人群，則可能導致重病或死亡。

MPXV DNA聚合酶全酶復制能力與修復的耦合機制（圖片源自PNAS）

系統發育基因組學特征和序列分析揭示了近期MPXV疫情中微進化的證據，以及由于持續的微進化而可能對人類宿主的適應性。與SARS相關冠狀病毒一樣，人類中的持續傳播將在未來促成不同的血清型。人們認為，MPXV的進化是病毒DNA復制蛋白和宿主蛋白（如APOBEC3）共同作用的結果。MPXV在原子水平上維持DNA復制保真度的分子機制將為理解MPXV進化提供理論基礎，并促進抗病毒藥物和其他對策的發展，這是本研究的目的。

作為B族DNA聚合酶的成員，MPXV DNA聚合酶F8同時具有5′-to-3′DNA聚合活性和3′-to-5′校對核酸外切酶活性。最近，我們和其他一些團隊已經確定了MPXV F8-A22-E4全酶復合物在載脂蛋白和復制狀態下的結構，并表明MPXV F8聚合酶具有規范的結構特征，可保證DNA合成過程中的構象/化學選擇和校對。這表明復制型MPXV聚合酶的錯誤率（定義為錯誤dNTPs與正確dNTPs摻入效率的比率）與其他DNA聚合酶類似，可能低至~10?7至10?8。然而，將活性修復蛋白尿嘧啶DNA糖基化酶（UDG）E4作為MPXV聚合酶全酶的重要組成部分，是痘病毒復制機制的一個獨特特征，這一特征之前在痘苗病毒（VACV）中有過研究，并進一步降低了痘病毒復制的錯誤率。然而，痘病毒DNA復制保真度的分子機制仍然難以捉摸。復制和堿基切除修復（BER）的校對過程和偶聯機制需要在原子水平上進行研究，以揭示痘病毒的獨特特征。

https://doi.org/10.1073/pnas.2411686122