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登革病毒衣壳蛋白靶向抗病毒作用的研究

秦成峰

  登革病毒(dengue virus)是人类登革热(DF)、登革出血热/登革休克综合征(DHF/DSS)的病原体。自上世纪80年代以来,登革热和登革出血热在世界范围内的暴发流行日益频繁。尤其是在热带及亚热带地区,登革病毒感染导致的发病率及病死率急剧上升。登革热亦是我国一种严重的蚊媒传播性病毒病,我国南方及东南沿海各省区均为登革热流行区。登革病毒感染严重威胁全球近半数人的健康,然而时至今日仍然没有有效的治疗药物和疫苗。因而探索抗登革病毒感染的新策略成为当今登革研究的热点。衣壳蛋白靶向病毒灭活(capsid targeted viral inactivation;CTVI)是近年来新兴的基于蛋白水平的抗病毒策略,与目前流行的流行的基于核苷酸水平的策略(如RNAi,反义核酸,核酶等)具有特异、高效、不易产生突变株等优点。将CTVI策略应用于抗登革病毒感染充满了吸引力。登革病毒衣壳蛋白位于位于病毒颗粒的内部,并不诱导产生中和抗体,因而对其研究较少,同时其加工过程中无需糖基化,因而我们首先在大肠杆菌中对登革2型病毒衣壳蛋白(D2C)及其前体(D2C_I)进行了表达。结果表明表达的D2C及D2C_I均能被抗登革2型病毒衣壳蛋白单克隆抗体特异识别,相对分子量大小分别为11和13KD,与DNAstar软件包分析一致。利用重组表达的衣壳蛋白我们对其体外自组装活性进行分析,结果表明无论是成熟的衣壳蛋白还是其前体均不能自组装形成衣壳样颗粒。利用ProteinPredict软件包对登革2型病毒43株衣壳蛋白进行二级结构预测,结果发现:存在一个高度疏水区,Blast分析显示该区域高度保守;存在4个α螺旋和2个正电荷富集区。同时,利用大肠杆菌GI724/pLEX表达系统对葡萄球菌核酸酶(staphylococcal nuclease;SN)进行了表达。结果表明重组表达的SN相对分子量大小约为17kD,表达的目的蛋白占菌体蛋白总量37%。将重摘要组表达的SN蛋白免疫日本大耳白兔,制备了抗SN多克隆抗体,Westem Blot分析显示制备的多克隆抗体具有良好的特异性,为后续研究奠定了物质基础。为了研究登革病毒衣壳蛋白靶向核酸酶作为抗病毒因子的可行J险,我们首先构建了登革2型病毒衣壳蛋白靶向葡萄球菌核酸酶融合蛋白DZC一SN,原核表达的DZC一SN相对分子量大小约为3OkD,具有良好的抗原性,可被抗DZC抗体特异识别;同时具有良好的核酸酶活性,能够对DNA进行切割。这些结果表明与DZC融合表达的SN能够正确折叠并具有良好的生物学活性,为进一步探讨登革病毒衣壳蛋白靶向抗病毒作用的研究奠定了基础。在此基础上,我们构建了表达DZC一SN的真核表达载体,转染哺乳动物细胞系BHKZI后,经压力筛选获得了稳定表达DZC一SN的细胞系,说明DZC一SN对哺乳动物细胞不具毒性,与MTT分析结果一致。真核表达DZC一SN能够为抗DZC及 SN的特异抗体识别,分子量大小与原核表达基本一致(3 okD),DNA消化试验表明DZc一sN具有良好的核酸酶活性。将稳定表达DZC一sN的细胞系命名为pc/DZc一sN,同时获得了对照细胞系pc/DZC一SN*。然后以我国登革2型病毒分离株DZ一43分别感染该两种细胞系及正常BHKZI细胞,收集细胞培养上清中产生的子代病毒,分别研究其感染性及对乳鼠的致病性,是为预防模型。对于业以感染登革病毒的细胞,通过阳离子转染试剂将重组质粒导入细胞,收集子代病毒并分析其感染性,是为治疗模型。结果表明DZC一SN呈现出良好的抗病毒效果:在治疗模型中导致子代病毒感染性降低12~60倍,在预防模型中感染性降低倍数高达1护一104。而核酸酶活性缺失突变体对照DZC一SN*仅观察到轻微的抗病毒效果(感染性降低1.5一巧倍),说明子代病毒感染性的降低主要是由于靶向核酸酶DZC一SN的核酸酶活性所致。为分析DZC一SN抗病毒作用的确切机制,我们收集各细胞系中产生的子代病毒颗粒进行Westem Blot分析,结果表明自BHK/DZC一sN及BHK/DZc一SN*细胞中产生的病毒颗粒中均可检测到SN及SN*的存在,说明DZC一SN在病毒组装过程中被共同装,l匕摘要配入子代病毒颗粒内部。DNA消化试验表明,装配入子代病毒颗粒内部的sN具有良好的核酸酶活性,能够降解病毒基因组。进一步我们采用RT一PCR的方法分析了子代病毒完整基因组含量,结果表明BHK/DZC一SN细胞中产生的子代病毒颗粒中完整基因组含量与正常BHKZI细胞相比降低倍数在1护以上,与感染性降低倍数基本吻合。这说明DZC一SN的抗病毒效果并非降低子代病毒颗粒的数量,而是通过降解病毒基因组从而导致病毒感染性丧失。总之,我们首次在细胞水平上证实了CTVI策略应用于抗登革病毒感染的可行性,随着体内研究及相关技术的不断发展,CTVI必将成为抗人类登革病毒感染的有力武器。……   
[关键词]:登革病毒;靶向核酸酶;衣壳蛋白;葡萄球菌核酸酶;基因治疗;抗病毒疗法;蛋白药物
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国人民解放军军事医学科学院2004年