白斑综合征病毒（White spot syndrome virus，WSSV）可以引发白斑综合征，是虾类乃至整个甲壳类的重要病原。目前针对白斑综合征尚无有效的治疗措施，因此开发抗WSSV病毒药物十分必要。利用病毒复制的关键蛋白为靶标开发特异性抑制剂是防治病毒类疾病普遍采用的策略之一。WSSV是一种大型DNA病毒，其基因组编码了包括脱氧尿苷焦磷酸酶（dUTPase）等的核酸代谢及DNA复制相关的重要酶类。dUTPase可以催化dUTP水解成dUMP和焦磷酸PPi，在胸苷酸代谢中发挥着关键作用，是较为成熟的药物靶标。以WSSV的dUTPase（wDUT）为靶点设计抑制剂有望成为防控WSSV病毒的有效手段。

尽管宿主凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）dUTPase (lvDUT)及病毒wDUT在结构上存在一些差异，但他们在活性位点的氨基酸组成及催化机制上保持一致。因此，针对酶的活性位点设计wDUT特异性的小分子抑制剂较为困难。相比之下，大分子抑制剂与酶可结合的区域较广，有望区别活性位点之外的差异而特异性抑制wDUT的活性。金黄色葡萄球菌致病岛抑制因子Stl是对dUTPase具有广谱抑制作用的一种大分子蛋白类抑制剂。这提示我们或可将Stl应用于wDUT的特异性抑制。本研究比较了Stl对宿主lvDUT及病毒wDUT的活性影响，并解析了lvDUT-Stl^N-ter及wDUT-Stl^N-ter的复合物晶体结构，揭示了Stl与两种dUTPases结合模式的显著差异，为合理的工程改造Stl，开发wDUT特异性的蛋白类抑制剂奠定了坚实的基础。

首先，本课题研究了Stl与凡纳滨对虾lvDUT的相互作用。研究发现Stl不仅可以通过其N端结构域（Stl^N-ter）与lvDUT结合，还可以抑制lvDUT的活性，且最高的抑制效率为65%左右。解析Stl^N-ter与lvDUT复合物的结构显示Stl的α8及其周围区域结合在lvDUT的活性中心，占据底物结合位置，形成了复合物的主要相互作用界面。另外Stl的 α5和α7可以通过疏水相互作用结合lvDUT的C末端，防止C末端加入到活性位点组装。通过这两部分相互作用，Stl发挥抑制lvDUT的作用。另外，通过将lvDUT-Stl^N-ter与以往的Φ11DUT-Stl^N-ter复合物进行对比，我们推测了Stl对不同物种dUTPase抑制效率产生差异的一些原因。总之，作为Stl与真核dUTPase的第一个复合物结构，lvDUT-Stl^N-ter复合物结构的解析完善了Stl对三聚体dUTPase的抑制机制，并为真核dUTPases以及针对wDUT的特异性蛋白类抑制剂的研制提供了坚实的基础。

其次，我们探究了Stl与WSSV病毒wDUT的相互作用模式。实验结果显示，Stl与wDUT的结合能力较弱，且对wDUT的活性无显著影响。解析Stl^N-ter与 wDUT复合物结构发现，Stl与wDUT的结合方式与lvDUT-Stl^N-ter完全不同。Stl的α2−3及之间的loop上的部分氨基酸主要与wDUT β1与β2之间的loop结合。这种结合方式形成的相互作用界面较小，也是导致Stl与wDUT亲和力较弱的原因。在这种结合模式下，Stl远离了wDUT的活性中心，且对wDUT的整体结构及活性位点结构没有显著的影响，这与Stl不能抑制wDUT活性结果一致。结构模拟分析显示，Stl的α4螺旋与wDUT特有的pre-V区域形成的空间位阻是Stl不能结合在wDUT活性位点的原因。通过截断突变消除空间位阻后Stl与wDUT的结合方式会发生转变。我们将与lvDUT活性中心结合的Stl-N2（87−153）进行关键氨基酸Y112和Y113突变。与结合lvDUT情况一致的是，野生型Stl-N2可以结合wDUT，而关键氨基酸Y112, Y113突变后，其与wDUT的结合能力丧失。这说明改造Stl后，Stl的截短体以类似结合lvDUT的方式结合wDUT。

总之，本研究通过解析两种复合物结构发现Stl与凡纳滨对虾及WSSV的dUTPase结合模式存在差异。这种差异是由于在与wDUT活性位点结合时，Stl的α4与wDUT特有的pre-Ⅴ区域存在空间位阻导致的。本研究在结构的基础上合理的截短Stl，改变了其与wDUT的结合方式，并为进一步优化Stl成为抑制wDUT的特异性蛋白类抑制剂提供了良好的基础。