丙型肝炎病毒NS3蛋白生物学功能研究进展.pdf
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1、 1 0 0 6 i Ti 2 L 一三 讲 撰 丙型肝炎病毒 N S 3 蛋白生物学功能研究进展 王志鹏 暨南大学医学院微生物与免疫学教研室( 广州5 1 0 6 3 2 ) 丙型肝炎病毒( h e p a t it i s C v ir u s , H C V ) 是一种严重 威胁人类生命健康的微生物, 持续感染可导致慢性丙 型肝炎, 并可发展为肝硬化和肝细胞癌。H C V非结构 蛋白N S 3 在 H C V复制和宿主细胞负面调控中发挥重 要作用。因其具有的生物学功能, 已成为H C V研究热 点。本文就N S 3 主要生物学功能研究进展综述如下。 1 N S 3 在H C V 复制中的
2、作用 H C V 是一单股、 正链 R N A病毒, 基因组全长9 . 6 K b , 由5 端非翻译区、 3 端非翻译区和中间的单一开 放阅读框架组成。开放阅读框架编码约3 0 0 () 多个氨 基酸组成的多聚蛋白前体( N H 2 一 C 一 E 1 一 E 2 / P 7 一 N S 2 一 N S 3 一 N S 4 A一N S 4 B 一 N S 5 A一 N S 5 A一 N S 5 B 一C O O H ) 。 C - E l - E 2 是结构蛋白区, 在宿主细胞信号肤酶作用 下, 裂解成核心蛋白和包膜蛋白; P 7 的作用尚不清楚; N S 2 - N S S 是非结构蛋白区
3、, 在病毒蛋白酶作用下, 裂 解成非结构蛋白N S 2 , N S 3 , N S 4 A , N S 4 B , N S 5 A和N S 5 A o 多聚蛋白前体在宿主细胞和病毒蛋白酶作用下分 解为成熟蛋白, 是 H C V形成成熟病毒颗粒的关键步 骤, H C V主要自 身蛋白 酶N S 3 的水解活性在其中起着 重要作用。N S 3蛋白由位于 H C V病毒基因组序列 3 4 2 0 一 5 3 1 2 n t 位的N S 3 基因编码, 共含6 3 1 个氨基 酸。其 N端 具 有 丝 氨酸 蛋 白酶作用, 可 切开 N S 3 / N S 4 A , N S 4 A / 4 B ,
4、N S 4 B / N S 5 A , N S 5 A / N S 5 B连接部 位, 在 N S 2参与下组成 N S 2一N S 3蛋白酶, 可切开 N S 2 / N S 3 连接部位; 释放成熟非结构蛋白。N S 3 丝氨酸 蛋白酶对N S 3 / N S 4 A连接部位的酶切是分子内顺式作 用, 对 N S 4 A / 4 B , N S 4 B / N S S A , N S 5 A / N S S B连接部位的 酶切也可是分子间反式作用。N S 3 蛋白发挥酶切作用 需要N S 4 A 蛋白 辅助, N S 4 A 蛋白和N S 3 蛋白 结合, 可作 为辅助因子稳定N S 3
5、蛋白酶构型; 还可通过N S 4 A 蛋白 疏水区使形成N S 4 A / 3 复合物的N S 3 蛋白易于结合、 固 定在胞浆内质网上, 以发挥蛋白酶切割病毒多肤的活 性。 N S 3丝氨酸蛋白酶功能亦与其解旋酶区有关。 R 1 4 8 7 Q 是N S 4 A / 3 解旋酶区的1 4 8 7 位氨基酸发生突变 的 突 变 体, 突 变 后 解旋酶 能 力降 低 。 K u a n g 等 l 比 较 R 1 4 8 7 Q 和N S 4 A / 3 复合体蛋白 酶功能, 发现R 1 4 8 7 Q 蛋 白酶功能明显低于 N S 4 A / 3复合体。研究者认为 R 1 4 8 7 Q 1
6、 4 8 7 位氨基酸突变后, 蛋白 构象发生较大改变, 可影响其蛋白酶功能。 N S 3 蛋白 C末端具有 N T P酶和 R N A解旋酶的功 能( z l o N T P 酶能 水解4 种三磷酸脱氧核昔酸和4 种三 磷酸非脱氧核昔酸, 为解旋过程提供能量。N S 3 蛋白 R N A解旋酶则具备解开D N A 一 D N A 链, D N A 一 R N A链、 R N A - R N A链的能力, 为 H C V复制提供必要基础。 N S 3 蛋白R N A解旋酶属于解旋酶超家族2 , 通常以二 聚体形式存在; 单体形式的解旋酶可高亲和力结合 R N A 双链, 但不具备解链能力 3
7、. N S 3 解旋酶分为引 导部分和滞后部分; 引导部分是解旋酶结合R N A双链 的功能区, 可沿双链转换位置, 滞后部分是解旋酶解旋 R N A 双链的 功能区。 N ,解旋酶周期性地解开R N A 双链, 每个周期解旋碱基数目是 1 8 。完成一解旋周期 后经历一短暂停滞阶段, 然后进人下一周期, 直到R N A 双链完全解开解旋酶自R N A 链脱落 3 l 。 N0 ,蛋白R N A 解旋酶在解旋D N A双链时, 每个周期解旋硷基数目 是 7 . 1 土 0 . 少 。 造成两者差异的原因, 研究者认为是 D N A双链与R N A 双链组成与构象不同, 导致N S 3 蛋白 解
8、旋酶敏感性改变; 或者是与N S 3 蛋白解旋酶具有多 种解旋机制有关。N S 3 蛋白解旋酶与其他解旋酶( 如 R e c B C 解旋酶) 在一个解旋周期解并的碱基数目 也不 一致同, 研究者推测与解旋酶分子量大小不同或解旋 机制不同有关7 l 。同时, N S 3 解旋酶的解旋活力受 N S 4 A 蛋白 调 节。 K u a n g 等 比 较N ,一 N S 4 A 复 合 体 和 N S 3 蛋白的解旋能力, 发现N S 3 蛋白解旋能力只有N S 3 - N S 4 A复合体的3 0 . 6 %。作者认为两者解旋能力差 异的原因是N S 3 蛋白与R N A双链结合能力过强, 导
9、致 其在解开R N A双链过程中移动受阻; N S 4 A与N S 3 蛋 白结合成复合体后, 与R N A双链结合力减弱, 解旋过 程中 移 动 速 度 加 快 。 P a n g 等 7 l 则 认 为: N S 4 A 能 在R N A 双链未解旋之前提高N S 3 与 R N A双链的结合, 使得 N S 3 一 N S 4 A复合体解旋能力较N S 3 增强, 而与解旋过 程中移动速度加快无关。 2 N S 3 蛋白与H C V 持续感染的关系 H C V 感染后在体内持续存在并有约 5 0 %左右导 致慢性丙型肝炎。造成 H C V持续存在的原因主要有 两个: 一是 H C V可发
10、生适应性突变, 逃脱宿主的免疫 清除; 二是 H C V可抵抗干扰素抗病毒作用, 宿主不能 有效发挥固有免疫应答。在病毒双链 R N A或其它病 毒复制过程中的产物作用下, 宿主细胞合成病毒活化 激酶( v i r u s a c t i v a t e d k i n a s e , V A K ) o V A K 可活化宿主细 胞内的干扰素调节因子3 ( in t e f e ro n r e g u l a t o ry f a c to : 一 3 , 广东医学2 0 0 5 年7 月 第2 6 卷第7 期 1 0 0 7 . I R F 一 3 ) , 后者活化后转位到细胞核, 诱导
11、I 型干扰素 和 其 它 抗 病 毒因 子 转录 发 挥 抗 病 毒 作 用 。 F o y 等 (8 1 证 实H C V N S 3 蛋白可通过失活I R F 一 3 阻止I 型干扰素 转录。N S 3 蛋白失活I R F 一 3 与其丝氨酸蛋白酶功能相 关, 与其解旋酶以及 R N A结合功能无关。N S 3蛋白 1 5 2 8 位的色氨酸替换为丙氨酸, N S 3 蛋白失去R N A结 合能力和解旋酶功能; 但仍保留失活I R F 一 3 的能力。 将N S 3 蛋白1 1 2 5 位半胧氨酸替换为丙氨酸, N S 3 蛋白 失去丝氨酸蛋白酶功能, 同时也失去失活I R F 一 3 的
12、能 力。干扰素发挥抗病毒作用需要活化宿主细胞内诸多 基因, 在多种干扰素活化基因的启动子和增强子上存 在I R F - 3 作用位点; 故N S 3 蛋白通过失活 I R F 一 3 , 亦 可影响干扰素抗病毒作用的发挥。目 前治疗慢性丙型 肝炎的主要药物是 a 一干扰素, 但是治疗效果不理想。 如阻止N S 3 蛋白失活I R F 一 3 的作用, 有望提高干扰素 的治疗效果。 3 N S 3 蛋白致凋亡作用 病毒感染后可通过产生前凋亡蛋白或触发细胞毒 T 淋巴细胞导致宿主细胞凋亡, 有利于子代病毒释放, H C V 感染诱导肝细胞凋亡亦可导致肝脏损伤。最新研 究显示N S 3 蛋白与H C
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- 肝炎 病毒 NS3 蛋白 生物学 功能 研究进展
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