2025年6月4日，中国科学院微生物研究所高福团队在Nature Communications上在线发表论文，题为Assembly and breakage of head-to-head double hexamer reveals mpox virus E5-catalyzed DNA unwinding initiation。该研究系统解析了猴痘病毒引物解旋酶E5启动病毒基因组复制的分子机制，揭示其在DNA双链解旋过程中的构象动态和功能协同作用，丰富了对大型DNA病毒复制起始机制的认知。该研究不仅为研发靶向复制起始阶段的抗病毒药物提供了详细的靶点信息，更为全面解析猴痘等大型DNA病毒的基因组复制机制奠定基础。
DNA复制作为生命活动的核心过程，其复制起始机制一直是生命科学领域关键的科学问题。尽管真核和原核系统的复制机制已得到较为系统的研究，但DNA病毒尤其是大型病毒的复制起始机制仍缺乏清晰解析。
为此，研究团队以猴痘病毒编码的引物解旋酶E5为研究对象，采用冷冻电镜技术，系统捕捉并解析了E5在介导DNA解旋过程中多个功能状态下的三维结构。结果显示，当存在dsDNA时，两个E5六聚体通过引物酶结构域形成"头对头"双六聚体，共同包裹DNA形成带正电荷的通道（图1）。这种柔性互作构象可能诱导内部dsDNA发生扭转，从而为解旋启动提供内在动力。
图1. E5蛋白双六聚体的组装构象与解聚
进一步研究发现，ATP结合可诱导E5引物酶结构域构象重排，导致双六聚体解聚，引物酶转变为ssDNA加载构象。此后，ATP水解驱动解旋酶亚基周期性变构，推动E5沿ssDNA以独特的"非经典伴随转位"方式转位。此外，团队还发现E5解旋酶结构域在引物合成中与引物酶结构域协同工作，为理解病毒进化中保留多功能融合酶提供理论依据。
综上，本研究通过对E5完整催化周期的结构捕捉，系统性地重建了猴痘病毒复制起始过程中“dsDNA加载—dsDNA启动解旋—ssDNA转位”的分子路径（图2），为大型DNA病毒复制机制提供了可视化结构模型，为后续开展病毒复制调控与靶向抑制等研究奠定了坚实基础。
图2. E5蛋白介导的猴痘病毒基因组复制起始机制示意图
北京大学未来技术学院王寒副研究员和中国科学院微生物研究所高福院士、广州国家实验室施一研究员为论文的共同通讯作者。河南农业大学博士研究生程英显、刘瑞丽，微生物所特别研究助理韩普和彭齐副研究员为论文的共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和北京大学学科建设经费的资金支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60539-1
