鸡新城疫病毒F蛋白的研究进展

  　鸡新城疫病毒为有囊膜的负链RNA病毒。NDV基因组编码6种结构蛋白：L蛋白为RNA依赖聚合酶，与核衣壳相联；HN~具有血凝素和神经氨酸酶活性，构成副粘病毒二种纤突中的大纤突；F为融合蛋白，构成小的纤突；NP为核衣壳蛋白；P为磷酸化的核衣壳相联蛋白；M为基质蛋白，是构成囊膜的支架。其中的融合蛋白是NDV的功能性糖蛋白之一，在致病和免疫应答过程中起重要作用，已成为研究NDV致病性的热点，为了使大家对NDV的F蛋白有个整体的认识，现综述如下。1、F蛋白的结构F基因全长1662bp，单一的开放阅读框编码553个氨基酸的多肽，单体的分子量为65KD，能够相互交联形成寡聚体，NDV的F蛋白主要寡聚体的分子量为195KD，次要寡聚体的分子量为130KD。F蛋白具有3个大约由25个疏水氨基酸区域：一个在N端信号肽序列内(1-32)，一个在F0裂解产生的F1多肽N端(117-142)，该序列能启动病毒与宿主细胞的膜融合，还有一个靠近F1的C末端，它使该蛋白能嵌入病毒囊膜中(500-525)，在这三个功能区中，与糖蛋白功能结构有重要关系的6个潜在糖基化位点分别位于85，191，366，447，471和541残基处。F蛋白还有3个相当保守的抗原位点，分别位于343(I-Leu)，72(Ⅱ-Asp)161(Ⅲ-Tbr)。有证据表明，3个抗原位点中任何一个位点的氨基酸发生变化，都将引起其抗原位点的变化，从而引起折叠蛋白的空间变化，影响抗体与该位点的结合。F蛋白先以无活性的F0蛋白形式存在，糖蛋白F0必须由宿主细胞蛋白酶裂解为F1和F2后，才发挥融合作用。如果未能裂解，即产生非感染性病毒粒子。胰蛋白酶可以裂解所有新城疫病毒的F0，体外处理非感染性病毒可以恢复其感染性，正常情况下在细胞培养中不能正常增殖或产生蚀斑，在琼脂培养液中加入胰蛋白质酶即可以产生蚀斑，这就很明显地说明了F0裂解的重要性。2、F蛋白的功能F蛋白具有诱导细胞融合破坏细胞的作用。F蛋白包括极状疏水区(位于F蛋白末端)和几个亮氨酸折叠区(HR区)。F0有一个多基部式序列，包含一个C端螺旋结构区(AAH)和HR区。AAH区一端与融合蛋白区连接，另一端与跨膜区相连。不同毒株的AAH区有差异，AAH区与蛋白成熟有密切关系。F蛋白的N端有一段可被切割的信号肽序列，这一序列能够引导新生的多肽链穿过内质网膜，并通过C端疏水性的终止转移域或跨膜域将新生肽链铺定在膜中，因此引起病毒包膜与细胞膜及细胞膜之间的融合，故称为融合肽。F蛋白质的融合肽位于F1蛋白中，具有一个HR区。HR1位于融合C端，而HR2连接跨膜区，具有一个折叠五周的螺旋体。HR区亮氨酸的改变对于F蛋白融合特性有较大的影响，但并不影响细胞的跨膜转运及蛋白的低糖基化。保守亮氨酸在细胞融合中是必要的，但不是糖基化分子所必要的。通过改变F1非保守区，变异F1蛋白的膜融合能力没有较大的改变，这说明HR保守区其有与细胞膜相融合和促进细胞融合的作用。应该指出F蛋白单独表达并不能完成这一过程，需要和同源性HN共同表达时才能显示出融合细胞活性，而和异源性HN共同表达时却不能引起细胞融合，这表明F和HN的相互作用具有极强的特异性。改变F蛋白酶识别的酶切位点，在不加胰酶时不能诱导形成较大的合胞体，加入胰酶消化后，变异蛋白能诱导形成较大的合胞体，但胰酶消化的正常F蛋白不能增加细胞融合的能力。3、F蛋白裂解位点处氨基酸序列与毒力强弱的关系在距F0氨基端100个氨基酸处有一个主要由精氨酸和赖氨酸组成的酶切位点，不同毒力的毒株之间F蛋白的F1/F2多肽裂解位点(112-117氨基酸残基)存在重要的差异，序列分析表明该区域重要氨基酸序列的变异与NDV毒力强弱直接相关，因为该位点氨基酸的组成和排列决定了F蛋白的裂解活性，所有强毒株的位点氨基酸残基为112Arg-Arg-Gln-Lys/Arg-Arg-Phe117，而所有弱毒株在该位置氨基酸的序列为112Gly-Arg/Lys-Gly-Gly/Ser-Arg-Leu117，两种情况都是在1.17位前裂解开的，强毒株的F蛋白具有被谷氨酰胺(Gln)分开的两对碱性氨基酸(Lys)或精氨酸(Arg)，因而能在多种细胞系中被裂解开；紧接着在该结构之后是苯丙氨酸(Phc)，是F2多肽N末端的标志。相反，弱毒株则没有碱性氨基酸对，而且在112-115残基处均为甘氨酸(Gly)，F2多肽的N末端为亮氨酸(Leu)，就是由于强毒株含有格外的碱性氨基酸，所以它可以被多种宿主组织或器宫中的蛋白酶裂解，而弱毒株仅在有胰酶类似的部分增殖，所以感染往往是局部的。4、F蛋白在遗传学分群方面的应用毒株的变异多集中在F基因编码区前段序列内(1-142残基)，该区包括：信号肽序列(9-25氨基酸残基)、切割活性序列(112-116氨基酸残基)和部分融合诱导疏水区(117-142氨基酸残基)。信号肽在F蛋白合成后不久就被切下来，它不是功能性F蛋白的构成成分。F蛋白基因的47-420氨基酸残基之间序列具有高度的可变性，该区域称为F蛋白的可变区。对可变区的限制性酶切位点进行分析，可以把它作为NDV毒株遗传学分群的重要指标。1995年Ballagi-Pordang等利用限制性酶切分析对NDV200多个毒株进行了遗传学分群，通过实验将NDV毒株主要分为6个遗传群，即遗传群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。1997年lomnjczj等又报道了遗传群Ⅶ，在南非60年代分离的已被公认的毒株的后代中发现了遗传群Ⅷ。曹殿军等在对我国部分地区NDV分子流行病学的研究中发现我国特有的基因Ⅸ型，并把基因型Ⅶ分为5个基因亚型，分别为Ⅶa、Ⅶb、Ⅶc、Ⅶd、Ⅶe，这些分析结果和ND的流行规律非常吻合，因此已经成为ND分子流行病学调查的一种有效手段。综上所述，F蛋白一方面具有诱导细胞融合而破坏细胞的作用，而它本身又具有良好的免疫原性，所以可以利用其免疫原性制成多肽疫苗，从而保护靶细胞免受病毒的侵染，现在已有应用F蛋白特异性抗体预防新城疫的报导；另一方面，F蛋白的不同基因型在对分析ND的流行规律方面的作用是不容忽视的，F蛋白是研究NDV功能最重要的对象之一。