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卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒(Kaposis sarcoma associated herpesvirus,KSHV),又称人疱疹病毒8型,是一种重要的人类肿瘤病毒,能导致卡波西氏肉瘤和B细胞淋巴瘤等恶性肿瘤。ORF57是KSHV编码的早期基因,能稳定病毒转录的mRNA并促进病毒复制。ORF57蛋白半衰期较短,因此维持其稳定性对其发挥功能至关重要。既往报道证实ORF57蛋白通过二聚化而得以稳定,然而ORF57二聚化的详细机制一直没有得到充分的阐明。 本研究中,我们采用传统的座滴法成功培养了ORF57蛋白C端(ORF57-CTD,167-455AA)的晶体并解析了ORF57-CTD蛋白3.5(A)分辨率的二聚体结构和3(A)分辨率的单体结构,该结构揭示了ORF57-CTD每一个单体球状核心区域底部都含有一个保守的锌离子CHCC结合序列并结合一个锌离子;此外,ORF57-CTD的每个单体N端延伸出来一个长臂并包裹住另一个单体的球状核心区域,且两个单体的球状核心区域以反向平行的形式相互作用,N端长臂区和球状核心区域的相互作用介导了ORF57的二聚化形成。此外ORF57的C端顺式收束在每个单体自己球状核心结构的内部,这一结构域明显不同于疱疹病毒同源蛋白中唯一一个解析结构的一型单纯孢疹病毒的ICP27蛋白,ICP27的C端结构顺式收束在另外一个单体内部并直接参与ICP27的二聚化形成。进一步体外化学剂DSS交联实验表明,删除N端的长臂或者对两个单体球状核心区域之间的相互作用氨基酸进行突变均会导致二聚体解离,这一实验结果我们通过核转位实验得到了进一步的证实,二聚体突变蛋白均不能和野生型蛋白二聚化因而滞留在细胞质内。此外,对锌离子结合序列CHCC(半胱氨酸333位、组氨酸423位、半胱氨酸427位、半胱氨酸432位)的单点和联合突变实验表明,突变这几个位点会导致ORF57和疱疹病毒家族其它同源蛋白HCMV-UL69、EBV-EB2、MHV-68-ORF57的稳定性下降,说明锌离子结合序列对蛋白的折叠和稳定性都很重要;基于上述结果我们构建了锌离子结合序列突变的KSHV-BAC16-ORF57-CHCC位点突变的重组病毒,在诱导该重组病毒再激活时ORF57的下游基因ORF59和K8.1的RNA水平显著下降,绝对定量检测进一步验证了释放到上清的重组病毒数目显著减少,并且流式细胞分析技术证实了重组病毒的感染性严重降低,我们推测可能是突变后的KSHV粒子失活或者毒性降低。 综上所述,本研究首次成功解析了ORF57二聚体的结构,详细揭示了ORF57的稳定性和二聚化的分子机制,为深入理解KSHV生命周期基因表达调控提供了新的线索,也为KSHV相关疾病新型治疗手段的发展提供了新的潜在靶点。