Premature apoptosis of cells is a strategy utilized by multicellular organisms to counter microbial threats. Orf virus (ORFV) is a large double-stranded DNA virus belonging to the poxviridae. ORFV encodes for an apoptosis inhibitory protein ORFV125 homologous to B-cell lymphoma 2 or Bcl-2 family proteins, which has been shown to inhibit host cell encoded pro-apoptotic Bcl-2 proteins. However, the structural basis of apoptosis inhibition by ORFV125 remains to be clarified. We show that ORFV125 is able to bind to a range of peptides spanning the BH3 motif of human pro-apoptotic Bcl-2 proteins including Bax, Bak, Puma and Hrk with modest to weak affinity. We then determined the crystal structures of ORFV125 alone as well as bound to the highest affinity ligand Bax BH3 motif. ORFV125 adopts a globular Bcl-2 fold comprising 7 α-helices, and utilizes the canonical Bcl-2 binding groove to engage pro-apoptotic host cell Bcl-2 proteins. In contrast with a previously predicted structure, ORFV125 adopts a domain-swapped dimeric topology, where the α1 helix from one protomer is swapped into a neighbouring unit. Furthermore, ORFV125 differs from the conserved architecture of the Bcl-2 binding groove and instead of α3 helix forming one of the binding groove walls, ORFV125 utilizes an extended α2 helix that comprises the equivalent region of helix α3. This results in a subtle variation of previously observed dimeric Bcl-2 architectures in other poxvirus and human encoded Bcl-2 proteins. Overall, our results provide a structural and mechanistic basis for orf virus-mediated inhibition of host cell apoptosis.

中文翻译：

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ORFV125的晶体结构提供了对orf病毒介导的凋亡抑制的深入了解

细胞的过早凋亡是多细胞生物用来抵抗微生物威胁的一种策略。Orf病毒（ORFV）是属于痘病毒科的大型双链DNA病毒。ORFV编码与B细胞淋巴瘤2或Bcl-2家族蛋白同源的凋亡抑制蛋白ORFV125，已被证明可以抑制宿主细胞编码的促凋亡Bcl-2蛋白。但是，ORFV125抑制凋亡的结构基础尚待阐明。我们显示，ORFV125能够结合人类促凋亡Bcl-2蛋白（包括Bax，Bak，Puma和Hrk）的BH3基序，并具有中等至弱亲和力的一系列肽。然后，我们确定了ORFV125的晶体结构以及与最高亲和力配体Bax BH3基序的结合。ORFV125采用包含7个α螺旋的球形Bcl-2折叠，并利用规范的Bcl-2结合槽来结合促凋亡宿主细胞Bcl-2蛋白。与先前预测的结构相反，ORFV125采用域交换二聚体拓扑，其中一个原发子的α1螺旋被交换为相邻的单元。此外，ORFV125与Bcl-2结合槽的保守结构不同，取代形成结合槽壁之一的α3螺旋，ORFV125利用了一个扩展的α2螺旋，该螺旋包含了α3螺旋的等效区域。这导致先前在其他痘病毒和人类编码的Bcl-2蛋白中观察到的二聚体Bcl-2结构的细微变化。总体而言，我们的结果为orf病毒介导的宿主细胞凋亡的抑制提供了结构和机理基础。与先前预测的结构相比，ORFV125采用域交换二聚体拓扑，其中一个原发子的α1螺旋被交换为相邻的单元。此外，ORFV125与Bcl-2结合槽的保守结构不同，取代形成结合槽壁之一的α3螺旋，ORFV125利用了一个扩展的α2螺旋，该螺旋包含了α3螺旋的等效区域。这导致先前在其他痘病毒和人类编码的Bcl-2蛋白中观察到的二聚体Bcl-2结构的细微变化。总体而言，我们的结果为orf病毒介导的宿主细胞凋亡的抑制提供了结构和机理基础。与先前预测的结构相比，ORFV125采用域交换二聚体拓扑，其中一个原发子的α1螺旋被交换为相邻的单元。此外，ORFV125与Bcl-2结合槽的保守结构不同，取代形成结合槽壁之一的α3螺旋，ORFV125利用了一个扩展的α2螺旋，该螺旋包含了α3螺旋的等效区域。这导致先前在其他痘病毒和人类编码的Bcl-2蛋白中观察到的二聚体Bcl-2结构的细微变化。总体而言，我们的结果为orf病毒介导的宿主细胞凋亡的抑制提供了结构和机理基础。此外，ORFV125与Bcl-2结合槽的保守结构不同，取代形成结合槽壁之一的α3螺旋，ORFV125利用了一个扩展的α2螺旋，该螺旋包含了α3螺旋的等效区域。这导致先前在其他痘病毒和人类编码的Bcl-2蛋白中观察到的二聚体Bcl-2结构的细微变化。总体而言，我们的结果为orf病毒介导的宿主细胞凋亡的抑制提供了结构和机理基础。此外，ORFV125与Bcl-2结合槽的保守结构不同，取代形成结合槽壁之一的α3螺旋，ORFV125利用了一个扩展的α2螺旋，该螺旋包含了α3螺旋的等效区域。这导致先前在其他痘病毒和人类编码的Bcl-2蛋白中观察到的二聚体Bcl-2结构的细微变化。总体而言，我们的结果为orf病毒介导的宿主细胞凋亡的抑制提供了结构和机理基础。这导致先前在其他痘病毒和人类编码的Bcl-2蛋白中观察到的二聚体Bcl-2结构的细微变化。总体而言，我们的结果为orf病毒介导的宿主细胞凋亡的抑制提供了结构和机理基础。这导致先前在其他痘病毒和人类编码的Bcl-2蛋白中观察到的二聚体Bcl-2结构的细微变化。总体而言，我们的结果为orf病毒介导的宿主细胞凋亡的抑制提供了结构和机理基础。