天花病毒拓扑异构酶结构确定

学研究人员确定天花病毒（smallpox irus）一种重要的酶——拓扑异构酶（topoisomerase）的结构及其与DNA的结合形式，这种拓扑异构酶将是治疗天花的一个重要的药物靶标。

　　

生物通编译：宾夕法尼亚州立大学医学研究人员已经确定了天花病毒（smallpox irus）一种重要的酶——拓扑异构酶（topoisomerase）的结构及其与DNA的结合形式，这种拓扑异构酶将是治疗天花的一个重要的药物靶标。文章刊登于8月4日《Molecular Cell》杂志。

论文第一作者、微生物学教授Frederic D. Bushman 博士说：“拓扑异构酶是被研究得最详细的DNA修饰酶，弄清DNA—酶复合体的结构一直是研究的目标之一。”DNA修饰酶与基因组特异序列相结合，辅助DNA复制。

天花病毒是传播最快的人类传染病之一，死亡率可达30%，由于这种传播迅速，加上致死性，使人们担心恐怖主义分子会重新启用这种病毒。弄清天花病毒蛋白精确的三维结构有助于研究人员研制抗病毒疫苗，但是完整的病毒蛋白结构很难获得。

痘病毒体积相对巨大，包含双链DNA，在宿主细胞内能够完全复制。与许多病毒不同，痘病毒无需借助宿主细胞核内在的遗传机制。因此，痘病毒需要携带许多编码其自身复制所需酶的基因以完成病毒复制。其中拓扑异构酶是负责在病毒DNA复制和基因转录过程中解开DNA超螺旋结构。初次感染时，痘病毒已经装备了包括拓扑异构酶在内的一些蛋白，以便复制自身的DNA。

拓扑异构酶的结构由Bushman实验室和霍华德休斯医学研究所研究员共同确定。研究人员从细菌中纯化得到表达的拓扑异构酶，让纯化的酶和包含其特异识别序列的DNA小片断结合，利用X射线晶体衍射观察拓扑异构酶－DNA复合体的三维结构。

病毒拓扑异构酶与人类细胞核中的拓扑异构酶的主要差别之一在于，病毒来源的拓扑异构酶只有结合到DNA序列上的特异位点，才有解开DNA超螺旋结构的功能，

痘病毒拓扑异构酶－DNA复合体结构的解开为弄清拓扑异构酶的识别和活化机制提供了重要线索。Bushman说：“病毒来源的拓扑异构酶与人类细胞核中相应的酶越不相同，就越有可能研制专门针对病毒酶的抑制剂。”
 
弄清天花病毒拓扑异构酶－DNA复合体的三维结构有助于促进开发对付痘病毒感染的药物。拓扑异构酶常常作为抑制细胞生长药物的靶标。靶向拓扑异构酶的药物通常借助固定酶解链反应中DNA链断裂的中间一步——假如DNA断裂不能得到修复，DNA就不能被复制，最终导致细胞死亡。

研究人员希望通过类似的机制，开发出靶向痘病毒拓扑异构酶的药物以阻止天花病毒的复制。X射线晶体衍射结果为设计出能稳定DNA断裂状态的药物分子提供了模板，以利于最终杀死天花病毒。（生物通记者宗敏）