疱疹病毒gN基因及其编码蛋白功能综述,病毒学论文.docx

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1、疱疹病毒gN基因及其编码蛋白功能综述,病毒学论文 疱疹病毒(Herpesviridae)是一组具有包膜的双股DNA病毒,包括三个亚科: -、 -和 -疱疹病毒亚科. -疱疹病毒亚科,如单纯疱疹病毒(Herpessimplex virus,HSV)和水痘带状疱疹病毒(Vari-cella zoster virus,VZV),增殖速度快,引起细胞病变; -疱疹病毒亚科,如人巨细胞病毒(Human cyto-megalovirus,HCMV),生长周期长,感染细胞构成巨细胞; -疱疹病毒亚科,如EB病毒(Epstein-Barrvirus,EBV),感染的靶细胞是淋巴样细胞,可引起淋巴增生1.当前报

2、道较多的主要是核衣壳蛋白和囊膜糖蛋白2-5.囊膜糖蛋白在病毒感染的吸附与穿入经过中起重要作用,介导病毒进入细胞,诱导病毒的出芽、释放,并在细胞之间转染等6. 疱疹病毒基因组主要分为两个区域,UL区段和US区段,两区段以一段重复序列连接,两端还各有一段重复序列.疱疹病毒gN基因位于UL区段7.本文就疱疹病毒gN基因及其编码蛋白功能的研究进展进行总结,为进一步研究疱疹病毒提供理论参考. 1、疱疹病毒gN基因及其编码蛋白的特点 1.1、疱疹病毒gN基因的特点 gN基因是疱疹病毒基因组中编码糖蛋白gN的基因,位于基因组UL区段的UL49基因和UL50基因之间. Jons等8发现伪狂犬病毒(Pseudo

3、rabies virus,PRV)UL49.5基因位于UL50基因的上游,其编码蛋白与HSVUL49.5基因的蛋白产物具有同源性.根据疱疹病毒糖蛋白统一命名法,将其命名为gN.在其他疱疹病毒中,也发现有gN基因的同源基因存在.但是,在不同疱疹病毒中gN基因的碱基数不完全一样,一般在200400bp之间,如人疱疹病毒3型(Hu-man herpesvirus 3,HHV-3)gN基因有264bp(NC-BI登录号NC_001348),EB病毒gN基因有309bp(NCBI登录号KC207814),传染性喉气管炎病毒(Infectious laryngotracheitis virus,ILTV)

4、gN基因有354bp(NCBI登录号JN804826)等. 1.2、疱疹病毒gN蛋白的特点 不同疱疹病毒的gN基因碱基数略有差异,因此编码的蛋白的氨基酸组成和数量也略有不同,PRV gN蛋白由98个氨基酸残基(NCBI登录号AEM63941)组成,分子量为10kD,而 牛疱疹病 毒1型 (Bovine herpesvirustype 1,BHV-l)gN蛋白有96个氨基酸(NCBI登录号NP_045309),HSV-1gN蛋白有91个氨基酸(NCBI登录号NP_044652),马疱疹病毒1型(E-quine herpesvirus type 1,EHV-l)gN蛋白有100个氨基酸(NCBI登

5、录号YP_053055)等.疱疹病毒gN蛋白含有一个可被水解的信号肽区和一个位于C末端的跨膜区.免疫电镜证实gN蛋白位于病毒囊膜上,gN蛋白是囊膜的组成部分,O-糖基化酶处理显示gN蛋白为O-糖基化构造组分;疱疹病毒gN蛋白的成熟在细胞质内完成,O-连接的糖基化在高尔基体中进行9. 2、疱疹病毒gN蛋白的功能 2.1、在病毒的复制和细胞间感染中的作用 大多数疱疹病毒的gN蛋白都在内质网与gM蛋白构成糖蛋白复合物,存在于宿主细.在疱疹病毒中,gN/复合物介入病毒的复制和细胞间感染经过,但是该复合物在这些经过中的作用却不是必需的6,11.在PRV中,gN/gM复合物对病毒的复制是可有可无的,而且在

6、PRV染小鼠神经系统的经过中是非必需的12在BHV-1和HSV-l中,gN/gM复合物中的gM蛋白对病毒的复制和感染的影响非常小,是非必需的13,因此gN蛋白在该经过中的作用同样是非必需的14.HCMV gN蛋白的C末端区域对病毒粒子形态发生是必需的11. 在EBV中,gN蛋白的缺失会使病毒的装配和感染受损15. 2.2、在病毒免疫逃避中的作用 病毒在感染宿主的经过中往往需要克制宿主的免疫系统防御.在长期的宿主免疫选择压力下,病毒进化构成了潜伏感染、抗原变异、干扰抗原加工和呈递、调节宿主细胞因子、调控细胞凋亡以及抑制补体抗体系统等一系列逃避机体免疫的能力.当前已经知道的在疱疹病毒的免疫逃避作用

7、主要是发生在水痘疱疹病毒16. 已有报道,水痘疱疹病毒主要是通过gN蛋白调节使抗原处理相关转运蛋白(Transporter associ-ated with antigen processing,TAP)失活来逃避T淋巴细胞的辨别17.经研究发现,在水痘疱疹病毒中,gN蛋白作为免疫逃避分子,阻碍TAP运输多肽进入内质网的机制分为两种:一种是抑制主要组织相 容性复 合 体 (Major histocompatibility com-plex,MHC)类分子与多肽构成复合物,进而阻碍TAP运输多肽;另一种是直接作用于TAP,使其失活来抑制多肽运输经过18,19. BHV-1抑制TAP主要依靠于gN

8、基因编码一个小的膜蛋白,该蛋白阻碍TAP的 多 肽 运 输 作 用,同 时 可 以 使TAP降解10.而PRV gN蛋白使TAP失活来阻碍TAP运输多肽进入内质网20. 然而2018年又有报道指出,疱疹病毒gN蛋白的亚型蛋白可诱导细胞产生毒株特异性的抗体反响,而HCMV gN蛋白的多态性可促进血清阳性者的再感染,进而逃避该抗体反响21. HCMV gM-gN复合物是一个主要的病毒中和活性靶蛋白.对线性菌株特异性抗原表位进行监测的结果表示清楚,HCMV gN亚型诱导菌株产生特异性的中和抗体反响,但是gN亚型的生物学意义尚不清楚22-23. 使用HCMV gM蛋白和gN蛋白的DNA疫苗免疫小鼠,能

9、够使小鼠对小鼠巨细胞病毒(Murine cyto-megalovirus,MCMV)构成免疫24. 3 、gN蛋白与其他蛋白的互相作用 3.1、糖蛋白复合物gM/gN的构成方式 疱疹病毒gM蛋白是病毒感染的非必需蛋白,其调节机制主要在感染的起始阶段25.gM蛋白可依靠二硫键与gN蛋白结合构成复合物,gM蛋白的缺失可影响gN蛋白的表示出,导致gN蛋白表示出量下降26-27.免疫沉淀试验发现gN蛋白与gM蛋白的蛋白复合物是在生物合成的早期构成,因其在受感染的细胞中有非成熟和成熟两种形式存在9.该复合物的构成有两种方式.一是通过构成二硫键进行连接,如PRV、BHV-128、EHV-l、HCMV26等

10、,其连接位点在两种蛋白的半胱氨酸处.在对HCMV的gM蛋白研究中发现,gM蛋白与另一蛋白构成一个二硫键复合物,经历体验证该未知蛋白存在于膜上,并与其他疱疹病毒的gN蛋白具有很高的同源性,试验结果表示清楚该未知蛋白是gN蛋白,由此可知gM蛋白与gN蛋白 以 复 合 物 的 形 式 存 在 于 细 胞 并 发 挥 作用27,29.二是通过非共价进行连接,其互相作用的本质当前为止还不清楚. 3.2、在蛋白成熟经过中的互相作用 在疱疹病毒中,gN蛋白的存在对gM蛋白的成熟经过有一定的影响,gM蛋白的存在同样对gN蛋白的成熟经过有一定的影响.有报道指出,BHV-1中,gN蛋白在与gM蛋白构成复合物后,会

11、从内质网被运输到高尔基体10,28;PRV gM蛋白的缺失会造成gN蛋白的非糖基化,同时在内质网处的大量聚集,讲明在没有gM蛋白的作用下,gN蛋白不能运输到细胞外表或其它细胞质区域(除内质网外)9. Walter Fuchs等30发现,在ILTV中gN蛋白的正确加工需要依靠于gM蛋白,免疫共沉淀试验表示清楚gM蛋白和gN蛋白有稳定的蛋白质-蛋白质互相作用;在EHV-1中,使用瞬时转染试验表示清楚gN缺失毒株感染细胞中的gM蛋白功能丧失,放射免疫沉淀实验表示清楚gM蛋白的成熟依靠于gN蛋白31.EBV中gN蛋白的缺失也会造成gM蛋白的加工及其运输到高尔基体的障碍,而gN蛋白的正确加工也依靠于gM

12、蛋白的表示出32.在人疱疹病毒6型(Human her-pesvirus 6,HHV-6)中,gM蛋白对病毒的增长必不可少,但其成熟需要gN蛋白的存在33. 3.3、在细胞融合经过中的抑制作用 疱疹病毒gM/gN复合物具有抑制细胞融合的作用.HSV-1、人 疱 疹 病 毒8型 (Human herpes virus type 8,HHV-8)、ILTV、EHV-1等疱疹病毒的gN蛋白要以复合物的形式才会产生明显的抑制作用,而PRV中gM蛋白能在gN蛋白缺失的情况下抑制细胞融合.HSV-1、HHV-8的gM/gN复合物和PRV的gM蛋白能抑制人或牛的细胞融合34. gM/gN可引起疱疹病毒包膜蛋

13、白向高尔基体的运输,可能有两方面的原因,是细胞内吞作用,是包膜蛋白浓度较高.Colin Mcrump等35 通过亚细胞定位研究发现,HSV-l和PRV中gM/gN能引起US6蛋白和UL22蛋白/UL1蛋白从细胞外表向细胞内的运输.该结果表示清楚抑制融合可能与这一运输经过有关,使其不能有效刺激细胞融合.由此能够揣测出gM/gN通过除去细胞外表蛋白来抑制融合. 4、瞻望 已经知道疱疹病毒gN基因介入病毒的复制、感染和成熟经过,并且具有免疫逃避作用.但是,由于疱疹病毒gN蛋白的分子大小在动物疱疹病毒中的差异较大,对其功能和表示出调控的研究相对较少,在研究上主要通过免疫荧光、蛋白互补、酵母双杂交等实验

14、方式方法来研究gN基因的定位及功能.疱疹病毒gN蛋白与gM蛋白构成复合物后的功能也尚未完全研究清楚.当前,国内外关于疱疹病毒gN基因的研究主要在HSV和HCMV,而对于其他疱疹病毒gN基因的研究相对较少,因而,本文对疱疹病毒gN基因及其编码蛋白进行全面阐述,为进一步开展疱疹病毒gN基因的深切进入研究提供帮助,更有利于进一步说明病毒感染和免疫逃避的分子机制,有效地预防和治疗疱疹病毒感染具有重要的现实意义. 以下为参考文献: 1Davison A J.Evolution of the herpesvirusesJ.VetMicrobiol,2002,86(1):69-88. 2Subach O M

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