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评论丨郭培宣（俄亥俄州立大学）、余学奎（中国科学院药物研究所）
ProteinCell杂志年第五期封面。图为疱疹病毒衣壳装配的高分辨率结构，解决了领域内20多年的争议。
疱疹病毒科病毒是双链DNA（doublestrandsDNA,dsDNA）病毒，主要分为α疱疹病毒、β疱疹病和γ疱疹病毒三个亚科。其中有9种疱疹病毒能引起人类的多种疾病，并且疱疹病毒作为传染性病毒在世界各地都有很高的感染率，以单纯疱疹病毒为例，根据世界卫生组织年1月数据显示，全球50岁以下的人群约有42亿（约80%）感染单纯疱疹病毒。疱疹病毒一旦感染便终身携带，目前尚无法根治。
单纯疱疹病毒在分离提纯过程中会得到三种颗粒，分别为内部空心的A型、内部具有支架蛋白的B型和内部具有核酸的C型颗粒，其中C型颗粒被认为是实心的成熟颗粒与成熟的胞外包有囊膜的病毒中的衣壳相同。
在之前的研究中发现，B颗粒和C颗粒除顶点复合物（CVSC）和内容物之外，其直径和基础成分不尽相同，都是由主要衣壳蛋白组成的六聚体和五聚体以及VP19C和VP23构成的异源三聚体构成，其中五聚体组成顶点，六聚体组成定点外的部分，但单纯疱疹病毒同其他有尾病毒类似，其12个顶点中有一个特殊的顶点portal是核酸通道，在基因组包装过程中与末端酶复合物协调发挥重要的作用。
许多dsDNA病毒均使用末端酶复合物来介导基因组的包装以产生成熟的有感染力的病毒，其可以通过与病毒的portal蛋白协调互作来进行病毒基因组的转运和特异性切割。基于这样的生物学特性，末端酶复合物可以作为重要的药物靶标来干扰病毒颗粒的成熟，但目前关于疱疹病毒末端酶复合物的组成、结构以及其介导病毒基因组包装过程的机制却知之甚少，故而了解末端酶复合物的组装方式及其介导生命周期的基本过程对特异性抗病毒药物的研发和作用机理的研究均具有重要的指导意义。
近日，中国科学院生物物理研究所王祥喜研究员和饶子和院士合作在ProteinCell杂志上连续发表了疱疹病毒相关研究论文（CoverStory）。这两项工作中研究人员分别通过对称性适配算法解析了三种衣壳的核酸通道顶点的结构，通过对比三种衣壳的核酸通道顶点结构，完善了以组装单元为基础的单纯疱疹病毒的组装过程的起始和成熟过程，并首次解析了I型单纯疱疹病毒末端酶复合物的原子分辨率结构，阐明了末端酶复合物各组分之间复杂的相互作用方式和精细的结构信息，
并提出了其介导DNA包装过程的分子机制，使我们对病毒基因组的包装过程有了更深一步的了解，也为疾病的防治与治疗奠定了基础。这是饶子和/王祥喜联合研究团队继解析HSV-2B型颗粒精细三维结构(YuanS,et.alScience；Science长文丨饶子和团队等揭示疱疹病毒的组装机制）、HSV-2C型颗粒精细三维结构(WangJ,et.alNatureCommunications；饶子和/王祥喜团队揭示疱疹病毒的组装和稳定性机制）后在疱疹领域最新的研究成果。
在本次研究中中国科学院生物物理研究所王祥喜/饶子和团队等在解析病毒的B型、C型衣壳以及成熟病毒的衣壳模型的基础上，通过对称性适配算法分别解析了三种衣壳的核酸通道顶点的结构，通过对比三种衣壳的核酸通道顶点结构，发现了结构变化的潜在机制，为病毒衣壳的组装的起始和成熟过程提供了新的结构生物学信息，基于这些结构信息，以组装单元为基础的单纯疱疹病毒的组装过程的起始和成熟过程得到了完善。
此外，研究人员以I型单纯疱疹病毒末端酶复合物为研究对象，成功的解析了I型单纯疱疹病毒末端酶复合物在apo(未加入ADPBeF3)和ADPBeF3结合状态下的原子分辨率结构。在该结构中，研究人员首次认识了末端酶复合物的组装方式，首先末端酶复合物的三个蛋白质组分pUL15、pUL28和pUL33按1：1：1的比例组装成异源三聚体，然后以异源三聚体为一个重复单位再组装成六聚体（十八元复合物）或十二聚体（两个六聚体组装而成的三十六元复合物），其中六聚体是I型单纯疱疹病毒末端酶复合物主要的存在形式。此外，pUL15、pUL28和pUL33作为末端酶复合物的组成成分均执行着重要的功能，其中pUL15为末端酶复合物转运模式和切割模式的主要介导者，pUL28和pUL33在起始末端酶复合物的组装以及保证其正确构象中的重要作用。
在过去的30年中，人们对病毒基因组包装运动的动力马达是组装成六聚体还是五聚体进行了热烈的争论。同样的，关于基因组的包装机制也存在很大的争议，一种认为末端酶复合物通过rotation的模式（五聚体状态）将基因组dsDNA像拧螺丝一样“拧”入前衣壳中，另外一种模式认为末端酶复合物通过revolution的模式（六聚体状态）将基因组dsDNA以旋转的方式泵入到前衣壳中并围绕着前衣壳的空腔以螺线圈的形式有序的存在（下图）。在解析的I型单纯疱疹病毒末端酶复合物的六聚体结构中，基于一系列的结构分析与比较，科研人员认为其更倾向于采用revolution的模式进行基因组的转运，并提出了分子机制。
据悉，中国科学院生物物理研究所王祥喜研究员和饶子和院士同为这两篇文章的通讯作者。王男博士、陈文沅博士为文章“Structuresoftheportalvertexrevealessentialprotein-proteininteractionsforHerpesvirusassemblyandmaturation”的共同第一作者，杨云翔博士和杨盼博士为文章“Architectureoftheviralgenome-packaging
