呼吸道合胞病毒G蛋白研究进展.pdf
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1、5 3 4 中国生物制品学杂志2 0 0 8 年6 月第2 1 卷第6 期c h i nJB i o l o g i c a l sJ u n e2 0 0 8 ,V 0 1 2 lN o 6 中国图书分类号R 3 7 3 1文献标识码A 文章编号l 4 5 5 0 3 ( 2 帅8 ) 嘶0 5 3 4 0 3 呼吸道合胞病毒G 蛋白研究进展 宋颖丽 综述 井申荣审校 【综述】 【摘要】呼吸道合胞病毒G 蛋白是该病毒的黏附蛋白,哑型间抗原结构高度变异,在病毒感染和诱导保护性免疫方面 起到重要作用。本文对呼吸道合胞病毒G 蛋白的结构、功能、免疫表位、c x 3 c 模序及疫苗研制等作一综述。
2、【关键词】 呼吸道合胞病毒;G 蛋白;结构;功能;免疫表位;亚单位疫苗 呼吸道合胞病毒( R e s p i r a t o r ys y n c 州a lv i n l s , R s V ) 是一种有包膜的单股负链R N A 病毒,属于副 黏病毒科,肺炎病毒属,有圆形和丝状两种形态。 R S V 是婴幼儿和体弱成人下呼吸道感染的主要病 原。据美国1 9 7 9 1 9 9 7 年的统计,每年因R S V 感染 导致下呼吸道疾病而住院和死亡的婴儿数分别为 1 2 5 万和4 5 0 川1 | 。因此,R s V 疫苗是世界卫生组 织( w H O ) 全球疫苗发展计划中优先发展的疫苗。 R
3、s V 基因组主要编码合成1 0 种特异性病毒蛋 白,包括3 种核衣壳蛋白( 核壳蛋白N 、磷酸蛋白P 、 大聚合酶蛋白L ) 、2 种基质蛋白( M l 、M 2 ) 、2 种非结 构蛋白( N s l 、N S 2 ) 和3 种跨膜蛋白( 融合蛋白F 、小 疏水蛋白s H 、黏附蛋白G ) 。黏附蛋白G 以膜结合 型和溶解型两种形式存在,能使病毒吸附于宿主细 胞上,导致感染开始。但在缺乏该蛋白的情况下,病 毒仍能在体外进行感染,这种感染可能是通过F 蛋 白 2 或胞饮作用完成。G 蛋白是R S v 结构蛋白中变 异最显著的蛋白,其抗原变异可能是R S v 逃避免疫 监视、引起反复感染的原因
4、。近年还发现G 蛋白上 存在一个C x 3 c 模序,该模序在R S V 感染中起着重 要作用。因此,了解G 蛋白的结构、功能及免疫表 位,对研究R S V 的感染机制及研制亚单位疫苗具有 重要意义。 1 G 蛋白的结构 R s VG 蛋白属于型糖蛋白,前体为相对分子 质量为3 20 0 0 的多肽,具有2 8 9 2 9 9 个氨基酸,其 中丝氨酸、苏氨酸残基( O 一连接寡糖位点) 占3 0 。前 体多肽通过N 连接寡糖形成相对分子质量为 4 5o o o 5 00 0 0 的中间体,再通过O 一连接寡糖形成 相对分子质量达8 00 0 0 9 00 0 0 的成熟G 蛋白。 R S VG
5、 蛋白具有与其他呼吸道感染病毒黏附蛋白相 似的特征一高度的连接寡糖( 占成熟G 蛋白总相对 分子质量的6 0 ,主要是O 一连接寡糖) 和含有1 0 基金项目:昆明理工大学科学院研究基金资助项目( 2 0 0 5 - 8 ) 作者单位:昆明理T :大学生物r 程技术研究巾心( 昆明6 5 0 2 2 4 ) 通讯作者:井申荣,E m a i l :j i n gs h e nm n g 1 6 3 c m 的脯氨酸,但与其他副黏病毒黏附蛋白相比,G 蛋白 缺少血凝素和神经氨酸苷酶的活性。 G 蛋白分子缺乏N 一端信号序列,也无c 一端锚定 序列,其第1 3 8 位氨基酸构成胞浆区,第3 8 6
6、 6 位氨基酸构成疏水性最强的跨膜区,c 一端第6 7 2 9 8 位氨基酸暴露于病毒包膜外,称为胞外区。胞外区有 一个中心区( 第1 6 4 1 7 6 位氨基酸) 和4 个半胱氨 酸( 第1 7 3 、1 7 6 、1 8 2 和1 8 6 位氨基酸残基) ,这在所 有R S V 分离株巾均为保守区。而R S VA 、B 两亚型 间G 蛋白氨基酸序列的有效差异性也主要见于胞 外区。G 蛋白c 一端的可变区存在着许多宿主抗体可 以识别的位点,病毒通过改变这个区域的抗原结构, 可以逃避宿主的免疫反应。 2 溶解型G 蛋白的功能 R s V 的G 蛋白能以膜结合型和溶解型两种形 式存在,二者都具
7、有黏附功能,在R S V 感染的免疫 病理学方面起到重要作用。当翻译从m R N A 上编码 M e T 4 8 的密码子A U G 开始进行时,合成并且通过糖 基化修饰的蛋白,进一步水解就形成以A s n 6 6 为N 末端的溶解型G 蛋白。 研究发现,溶解型G 蛋白对于病毒在体内复制 相当重要,缺失此蛋白,病毒复制效率明显降低3 | 。 其T 细胞表位可以诱导c D 4 + T 细胞、嗜碱性粒细胞 和单核细胞分泌大量T h 2 型细胞因子,引起更强烈 的T h 2 型免疫反应。该蛋白成梯度增加,使得f r a c ta l k i n e ( F K N ) 成梯度产生,而F K N 能引
8、导I L 5 激活的嗜酸 性粒细胞到达病人肺部4 | ,导致肺部嗜酸性粒细胞 浸润。这表明溶解型G 蛋 J 能引起更严重肺部疾 病,但也有人发现该蛋白能降低R s V 的毒力 5 。 S c h w a r z e 等5 通过对G 蛋白基冈上第2 个开 放阅读框进行定点突变,使其不能编码合成溶解型 G 蛋白,并用这种缺乏溶解型G 蛋白的R S V 感染 B A L B c 小鼠后发现,小鼠体内病毒滴度提高了5 0 倍,肺部嗜酸性粒细胞和支气管肺泡灌洗液( B A L ) 中 y 十扰素及I L 1 0 含量也湿著,这表明去掉溶解 型G 蛋白后,病毒的毒力提高,肺部的炎症反应加 中国生物制品学杂
9、志2 0 0 8 年6 月第2 l 卷第6 期c h i nJB i o l o g i c a l 8J u n e2 0 0 8 。V 0 1 2 lN 0 65 3 5 重,并且肺功能降低,因此可以认为溶解型G 蛋白 能够抑制R s V 的毒力。此外,分别使用野生型R s V 和自发突变后不能表达溶解型G 蛋白的R S v 感染 人肺部上皮细胞( A 5 4 9 ) 后发现,感染突变R S v 的 A 5 4 9 细胞内转录因子N F - k a p p a B 与启动子具有更 强的结合活性,这导致感染病毒2 0h 后,A 5 4 9 细胞 表面不断表达I C A M - 1 ,并且炎症
10、因子I 【广8 和R A N T E S 的释放量增加,造成了更严重的病理损伤。这与上 面的结论相矛盾。因此到目前为止,溶解型G 蛋白的 生物学功能仍然不明确,有待于进一步研究。 3 G 蛋白的免疫表位 G 蛋白是R S V 的一种重要抗原,明确其免疫表 位对研制R s V 亚单位疫苗具有重要意义。G 蛋白既 存在B 细胞表位,也有T 细胞表位,目前研究较多 的是T 细胞表位。 V a t g a 等印1 发现,B A L B c 小鼠识别的R S VG 蛋白T 细胞表位包括一个由9 个氨基酸组成的核 心,这个核心从1 8 5 位的异亮氨酸到1 9 3 位的赖氨 酸。在研究1 h G 1 2
11、8 2 2 9 蛋白免疫小鼠血清R S v 中 和抗体时发现,中和抗体的产生主要依赖于该蛋白 上1 8 5 1 9 3 位氨基酸序列 s l ,这表明该表位既是 B A L B c 小鼠识别的T 细胞表位,也是其识另U 的B 细胞表位。同时,人体免疫系统对肺部嗜酸| 生粒细胞 增多的应答也极大地依赖于这一核心表位,而且该 核心表位也是G 蛋白特异性记忆效应因子诱导产 生r I 1 1 和r 1 1 1 1 2 型细胞因子所必需的 。进一步研究 还发现:G 蛋白上1 8 5 位的异亮氨酸和1 8 8 位的精 氨酸,对R s VG 蛋白免疫的B A L B c 小鼠识别肺部 单核细胞非常重要 川。
12、 P a t r i c i a 等 9 在研究人体识别的G 蛋白T 细胞 表位时发现,在病人体内,G 蛋白上1 6 2 1 7 5 和 1 6 5 1 7 9 位的氨基酸序列均能诱导产生细胞因子。 1 6 2 1 7 5 位的氨基酸序列能诱导产生I L 一5 和I L 一1 3 及少量的Y 干扰素,而1 6 5 。1 7 9 位的氨基酸序列 能诱导产生大量的1 干扰素。此外,两段氨基酸序列 诱导产生的T h l T h 2 型细胞因子的比率也不同。在 有些病人的B A L 中,还发现了由1 6 2 1 7 5 位氨基 酸序列诱导产生的混合型T h l ,1 1 h 2 型免疫应答。因 此,可
13、以确定G 蛋白上1 6 2 1 7 5 位氨基酸序列是 人体识别的T 细胞表位。 4 G 蛋白上的C X 3 C 模序 嘶p p 等3 发现了R s VG 蛋白上的C x 3 c 模序, 位于该蛋白上1 8 2 1 8 6 位氨基酸,其核苷酸序列为 T G C T G G G C T A T C T G C ,氨基酸序列为C w A I c 。c x 3 C 是趋化因子亚族中的一种。趋化因子是一些趋化黏 附蛋白,根据氨基酸顺序中前两个半胱氨酸位置的 不同可分为4 个亚族:c 、c c 、c x c 和c x 3 C 。在免疫 和炎症反应中,趋化因子可以影响免疫细胞的运输, 激发T 细胞和其他先
14、天免疫细胞的活性。研究发现, R s vG 蛋白能够模仿c X 3 c 模序与其特异受体 C x 3 c R l 结合,并且改变白细胞的游走方向,从而改 变宿主对病毒的免疫应答,减慢病毒在体内的清除 速率】。感染R s V 后,G 蛋白还能诱导肺部神经元 细胞膜上表达C x 3 c R l 受体 】,此受体的产生是由 G 蛋白上C x 3 c 模序介导的f ,2 。通过c x 3 c 模序与 c X3 C R l 的结合,有利于病毒吸附到细胞表面,导致 更大范围的感染。因此,G 蛋白上c x 3 c 模序与 C X 3 C R l 的结合在R S V 感染中起到重要作用。 感染R s V 时,
15、G 蛋白上c x 3 C 模序的表达还能 减少C X 3 C R l + T 细胞运输到肺部,而C x 3 c R l + 细胞 是R S v 感染时产生细胞毒素的主要细胞。同时,它 还能减少产生R S V 特异M H CI 型限制性1 干扰素 的细胞的数量;减少表达I L 广4 和C x 3 C L l 的细胞的 数量【” 。这些结果显示,G 蛋白上C x 3 C 模序能够 减少R S v 感染时抗病毒T 细胞的产生,使机体抵抗 病毒的能力减弱。 G 蛋白上c x 3 C 模序与福尔马林灭活疫苗( F I R S V ) 引起的疾病加重也有关。接种F I R S V 时,如果 病毒缺失了C
16、x 3 C 模序,肺部疾病就会减轻甚至消 除,T 细胞受体的利用率及C C 和C X C 趋化因子的 表达量也都会增加 14 | 。 5 G 蛋自与F I - R S V 兀- R S V 是2 0 世纪6 0 年代出现的最早的R S V 疫苗,但随后发现,接种该疫苗的儿童再次感染R S V 时,病情比未接种者更加严重。对小鼠接种R s VG 蛋 白或F I R S v 后均会导致典型的特征为产生T h 2 型 细胞因子和嗜酸性粒细胞的严重肺部疾病,因此许 多研究者认为,接种F I R S V 引起的疾病加重与R S V G 蛋白有关。但最近的研究发现,尽管G 蛋白和F I R S V 在免疫
17、病理学方面引起的免疫应答相似,但T 细胞介导的应答却不同 1 5J ,这表明G 蛋白引起的免 疫应答并不是F I R S V 引起疾病加重的原因。 对B A L B c 小鼠接种福尔马林灭活的野生型 R S V 或重组R S V ( 去掉了编码整个G 蛋白的基因或 编码G 蛋白1 8 7 1 9 7 位氨基酸表位的编码区) ,攻 毒后检测R s v 滴度、细胞冈子水平和嗜酸性粒细胞 数来比较两者的效果,发现接种灭活重组R S V 的小 鼠体内病毒滴度明显高于野生型R S V 小鼠体内病 毒滴度 1 6 ,表明在F I R S V 中去掉G 蛋白或其免疫 5 3 6 中国生物制品学杂志2 0 0
18、 8 年6 月第2 1 卷第6 期c h i nJB i 0 1 0 9 i c a l sJ u n e2 0 0 8 ,v o L2 lN o 6 表位后,会降低机体的保护效率。但与接种灭活野生 型R S V 相比,接种灭活重组R S V 后并未减轻疾病, 也未减少细胞因子和嗜酸性粒细胞的数量,这又说 明G 蛋白特异性免疫应答并不是F I R S V 引起疾病 加重的原因,相反它还可能在疫苗诱导保护性免疫 方面起作用,因此在今后的疫苗设计中不应去掉G 蛋白或G 蛋白上1 8 7 1 9 7 位氨基酸表位。 R S VG 蛋白的研究已经取得了较大进展,G 蛋 白亚单位疫苗也取得了初步成功,但
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- 呼吸道 病毒 蛋白 研究进展
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