病毒膜蛋白及其表达和纯化技术的研究进展_cropped.docVIP

 海 洋 湖 沼 通 报 Transactions of Oceanology and Limnology 2002 年 №4 文章编号：1003—6482（2002）04—0076—07 病毒膜蛋白及其表达和纯化技术的研究进展* 解飞霞 1 宋晓玲 2 倢 2 黄 (1 青岛海洋大学， 266003) (2 中国水产研究院黄海水产研究所，青岛 266071) 摘 要：病毒囊膜是包膜病毒除核衣壳外的另一主要成分。它主要由多种蛋白 质构成，称为膜蛋白。膜蛋白以单聚体、二聚体、三聚体，甚至更多的聚合体的形 式存在，具有中和抗体、与靶细胞受体结合、凝集红细胞、诱导细胞融合等多种功 能。膜蛋白可采用将其基因整合入载体，并在昆虫细胞、哺乳细胞或细菌中获得体 外表达。膜蛋白可在去污剂的作用下形成蛋白质-脂-去污剂的复合物而被溶解，其 中去污剂的临界微团浓度、亲水物-亲脂物平衡值、荷电、紫外穿透性等是选择合适 去污剂的主要参考因子。溶解后的膜蛋白多利用聚丙烯酰胺凝胶电泳、凝胶过滤层 析、离子交换层析、亲和层析、高效液相层析等技术并结合梯度离心、分级沉淀等 进行分离、纯化。 关键词：病毒膜蛋白，结构，功能，表达，纯化 中图分类号： 文献标识码：A 病毒是由一个或几个 RNA 或 DNA 分子组成的传染因子。通常有一种或几种蛋白构成的 衣壳包围。比较复杂的病毒在核衣壳外面还有一层或几层富含脂质的外膜，即囊膜。例如, 单 纯疱疹病毒 HSV、冠性病毒 coronavirus、腺病毒 adenovirus、虫媒病毒 alphavirus、黄病毒 flavivirus、风疹病毒 rubellavirus、昆虫病毒 pestivirus 等等。包膜的成分主要来自其宿主细 胞，由蛋白质、脂质、多糖类等组成。蛋白质是病毒粒子除核酸以外的又一主要成分。膜蛋 白大多是由核衣壳在感染细胞内穿越核膜得到的或在感染细胞表面“出芽”时由细胞获得， 但囊膜也含有特异的病毒蛋白单位。中和抗体、与靶细胞结合、红细胞凝集等是病毒膜蛋白 的主要功能。纯化膜蛋白并对其进行研究，对研究病毒感染的分子机理，进一步对阻断病毒 与靶细胞结合及生产新型疫苗有着重要的意义。 1 病毒膜蛋白的结构与功能 1 . 1 病毒膜蛋白的结构 病毒完成装配后，从细胞中释放出来。细胞膜双层磷脂中原有的细胞源性蛋白被病毒 第一作者简介：解飞霞，女，1976 年生。青岛海洋大学生命学院海洋生物系硕士研究生。 收稿日期：2001-12-30. 徐怀恕 1 蛋白完全地或部分地取代，成为病毒的膜蛋白。膜蛋白含有两段由疏水性氨基酸组成的电中 性区域。一段在蛋白的 N 段，称信号肽，另一段在近 C 端，称膜嵌段。其中信号肽有将膜蛋 白引导和转移入细胞膜的作用。膜嵌段因疏水而停留在膜内。有的膜蛋白与细胞源性糖分子 结合成糖蛋白。糖蛋白除其一小部分 C 端位于膜的内侧绝大部分被挤至细胞外。 膜的结构可应用电镜和 X 射线观察(Caspar et al, 1962; Horrison et al, 1983; Harrison et al, 1978; Rossman et al, 1985)。但病毒膜蛋白在制备时不易结晶易被破坏，而且结构多变，可利 用电子显微镜观察不固定和不染色的病毒的膜的结构（Vogel，et al, 1986）。免疫荧光技术证 实外膜蛋白是点状或颗粒状的。 根据膜蛋白在膜上定位的不同，膜蛋白分为外膜蛋白和整合膜蛋白。外膜蛋白分布于膜 的脂双层表面。整合膜蛋白又分为两大类，一类全部埋在脂双层中；另一类仅疏水区在脂双 层中，而亲水区在膜的内外两侧。膜蛋白一般是以单聚体、二聚体、三聚体甚至更多的聚合 体的形式存在。 1.1.1 单聚体和二聚体 TBE(蜱热脑炎)病毒的膜蛋白是由单聚体和一个对称的二聚体构成。单聚体分为三个区， 大部分是β片层结构，也有少量的α螺旋，三个区之间由二硫键桥接。二聚体的亚单位延伸 为断裂的β桶状结构，它的轴与病毒表面垂直，它的 C 端象 IGC 一样折叠，由 15 个残基靠 二硫键与单聚体相连（Rey，et al, 1990）。Flavivirus(黄病毒)的膜蛋白也由单聚体和二聚体构 成。单聚体由 500 个氨基酸残基构成，C 端有两个跨膜区，其外膜蛋白为二聚体，并在酸性 条件下（pH6.5）成为三聚体（Chambers, et al, 1990）。 1.1.2 二聚体 Alphavirus(虫媒病毒)的膜蛋白是 80 个糖蛋白棘突。每个棘突由三个杂二聚体组成。杂 二聚体由 E1（49Kd）和 E2（51Kd）构成（Vogel,et al,1986；Paredes,et al,1993；Cheng,et al,1995； Fuller, et al, 1995