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1、疱疹病毒gN基因及其编码蛋白功能综述疱疹病毒(Herpesviridae)是一组具有包膜的双股DNA病毒,包括三个亚科:α-、β-和γ-疱疹病毒亚科.α-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;β-疱疹病毒亚科,如人巨细胞病毒(Human cyto-megalovirus,HCMV),生长周期长,感染细胞形成巨细胞;γ-疱疹病毒亚科,如EB病毒(Epstein-Barrvirus,EBV
2、),感染的靶细胞是淋巴样细胞,可引起淋巴增生1.目前报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过程中起重要作用,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
3、间.Jons等8发现伪狂犬病毒(Pseudorabies 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相同,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 laryngo
4、tracheitis virus,ILTV)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,因而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-
5、l)gN蛋白有100个氨基酸(NCBI登录号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-糖基化结构组分;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蛋白形成糖蛋白复合物,存在于宿主细.在疱疹病毒中,gN/复合物参与病毒的复制和细胞间感染过程,但是该复合物在这些过程中的作用却不是必需的6,11.在PRV中,gN/gM复合
6、物对病毒的复制是可有可无的,而且在PRV染小鼠神经系统的过程中是非必需的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,因而gN蛋白在该过程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过程中往往需要克服宿主的免疫系统防御.在长期的宿主免疫选择压力下,病毒进化形成了潜伏感染、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.目前已知的
7、在疱疹病毒的免疫逃避作用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淋巴细胞的识别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)类分子与多肽形成复合物,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过程18,19.BHV-1抑制
8、TAP主要依赖于gN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2009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应,而HCMV gN蛋白的多态性可促进血清阳性者的再感染,进而逃避该抗体反应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明,HCMV gN亚型诱导菌株产生特异性的中和抗体反应,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
9、疫小鼠,可以使小鼠对小鼠巨细胞病毒(Murine cyto-megalovirus,MCMV)形成免疫24.3 、gN蛋白与其他蛋白的相互作用3.1、糖蛋白复合物gM/gN的形成方式疱疹病毒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蛋白结合形成复合物,gM蛋白的缺失可影响gN蛋白的表达,导致gN蛋白表达量下降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形成,因其在受感染的细胞中有非成熟和成熟两种形式存在9.该复合物的形成有两种方式.一是通过形成二硫键进行连接,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蛋白与另一蛋白形成一个二硫键复合物,经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,试验结果表明该未知蛋白是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,其相互作用的本质目前为止还不清楚.3.2、在蛋白成熟过程中的相互作用在疱疹病毒中,gN蛋白的存在对gM蛋白的成熟过程有一定的影响,gM蛋白的存在同样对gN蛋白的成熟过程有一定的影响.有报道指出,BHV-1中,gN蛋白在与gM蛋白形成复合物后,会从内质网被运
11、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,说明在没有gM蛋白的作用下,gN蛋白不能运输到细胞表面或其它细胞质区域(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赖于gM蛋白,免疫共沉淀试验表明gM蛋白和gN蛋白有稳定的蛋白质-蛋白质相互作用;在EHV-1中,使用瞬时转染试验表明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明gM蛋白的成熟依赖于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赖于gM蛋白的表达32.在人疱疹病
12、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、在细胞融合过程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白向高尔基体的运输,可能有两方面的
13、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蛋白从细胞表面向细胞内的运输.该结果表明抑制融合可能与这一运输过程有关,使其不能有效刺激细胞融合.由此可以推测出gM/gN通过除去细胞表面蛋白来抑制融合.4、展望已知疱疹病毒gN基因参与病毒的复制、感染和成熟过程,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,对其功能和表达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、酵母双杂交等实验方法来研究gN基因的定位及功能.疱疹病毒gN蛋白与
14、gM蛋白形成复合物后的功能也尚未完全研究清楚.目前,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,因此,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基因的深入研究提供帮助,更有利于进一步阐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.参考文献:1Davison A J.Evolution of the herpesvirusesJ.VetMicrobiol,2002,86(1):69-88.2Subach O M,Patterson G H,Ting L-M,et al.A pho
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16、is virus UL53gene and glycoprotein KJ.Virol J,2011,8(1):235-243.5Liu F,Ma B,Zhao Y,et al.Characterization of thegene encoding glycoprotein C of duck enteritis virusJ.Virus Genes,2008,37(3):328-332.6Mettenleiter T C.Herpesvirus assembly and egressJ.J Virol,2002,76(4):1537-1547.7Li Y,Huang B,Ma X,et a
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