病毒dUTPase研究进展

脱氧尿苷焦磷酸酶（dUTP pyrophosphatase,dUTPasc）广泛存在于真核、原核细胞和病毒等生物有机体中,通过催化水解脱氧尿苷三磷酸（dUTP）,减少尿嘧啶在DNA合成中的错误掺入,降低细胞中的dUTP／dTTP比例,保证DNA复制的正确性和顺利进行。病毒编码的dUTPasc具有种属特异性,且与病毒的毒力和高效复制密切相关。本文就dUTPase的生物学功能、分类特征、表达调控、分布定位及病毒dUTPase功能的研究进展进行了概述,为深入开展dUTPase功能研究提供理论基础。     

金属硫蛋白-3对dUTPase调节dUTP细胞毒性作用的影响

金属硫蛋白-3（MT-3）,又称神经生长抑制因子,是一种脑特异性金属硫蛋白。人细胞核dUTP焦磷酸酶（dUTP pyrophosphatase, dUTPase）是最近在脑中研究发现的能与人金属硫蛋白-3（human metallothionein-3,hMT-3）相互作用的一个蛋白,两者共同作用具有神经元生长抑制活性。为了探讨hMT-3对dUTPase调节dUTP引起的细胞毒性作用的影响,通过基因转染HEK293细胞观察细胞在dUTP中的生长情况,发现共转染hMT-3和dUTPase基因的细胞比单转染dUTPase或hMT-3基因的细胞具有更强的对dUTP细胞毒性的耐受能力;同时在大肠杆菌BL21中表达重组蛋白,测定hMT-3在dUTPase水解dUTP中的作用,结果显示重组蛋白hMT-3可以促进dUTPase对dUTP的水解。结果均初步证实了hMT-3对dUTPase抵抗dUTP引起的正常细胞死亡有一定的协同作用,为进一步研究dUTPase及其相互作用蛋白hMT-3在化疗中的应用提供理论依据。     

马传染性贫血病毒强、弱毒株dUTPase结构与酶活性比较

为研究尿嘧啶脱氧核糖核苷三磷酸酶(dUTPase)在马传染性贫血病毒(equine infectous anemia virus,EIAV)致弱过程中的作用,探索dUTPase结构与功能的关系,分别对EIAV强、弱毒株dUTPase的编码基因进行了结构分析,并在大肠杆菌中进行了表达.经镍-次氮基三乙酸(Ni-NTA)金属亲合层析方法对表达产物纯化后,用3H标记底物的方法测定了重组强、弱毒株dUTPase的活性.证明所表达的两种重组dUTPase均具有水解dUTP的功能,但重组弱毒株dUTPase的活性显著高于重组强毒株dUTPase的活性.结果提示,由于EIAV疫苗株在驴白细胞上连续传代培养,使病毒dUTPase的活性增强和复制能力提高,而决定酶活性改变的分子基础是dUTPase编码基因中的两个氨基酸发生了突变.此结果对其它慢病毒病的免疫预防具有重要参考价值.     

人细胞核dUTPase的克隆表达及其酶学活性

以阿尔茨海默病 (Alzheimer’sdisease ,AD)患者脑cDNA文库质粒为模板 ,用PCR方法扩增得到人细胞核dUTP焦磷酸酶 (dUTPase)的cDNA ,将其克隆到谷胱甘肽 S 转移酶 (GST)融合表达载体pGEX 4T 1中 ,并在大肠杆菌BL2 1中获得高效表达 .表达的融合蛋白GST dUTPase经过谷胱甘肽 Sepharose 4B亲和层析 ,凝血酶酶切和SephacrylS 10 0纯化 ,得到高纯度dUTPase蛋白 .通过SDS PAGE ,氨基酸组成分析 ,N端氨基酸序列测定以及HPLC测Mr 结果与期望值一致 .通过检测该酶水解dUTP释放的焦磷酸 (PPi)来测定表达产物dUTPase蛋白及GST dUTPase融合蛋白的酶活性 ,发现两蛋白都具有正常的酶水解dUTP活性 ,但融合蛋白的活性比dUTPase蛋白低 7～ 8倍 .同时研究了Mg2 +和EDTA对酶活性的影响     

神经生长抑制因子相互作用蛋白的分子克隆、鉴定及其生物学特性

为了探讨神经生长抑制因子(Neuronal growth inhibitory factor,GIF)与Alzheimer’s病(Alzheimer’s disease,AD)的关系,将GIF的cDNA全基因克隆到载体pHyblex中,运用酵母双杂交系统从Alzheimer’s病人脑cDNA文库中筛选出与GIF相互作用蛋白的cDNA克隆。免疫共沉淀和蛋白质印迹实验进一步验证了该蛋白在体内与GIF相互作用的特异性。克隆并鉴定了其中1个与GIF特异性结合的蛋白,与人细胞核dUTP焦磷酸酶(DUT)同源。进一步构建了重组表达质粒pGEX-4T-1／DUT,转化大肠杆菌BL21,经谷胱甘肽-Sepharose 4B亲和层析、凝血酶酶切和Sephacryl S100纯化,得到纯度95％以上的dUTPase蛋白。体外生物学活性检测表明,表达的dUTPase蛋白可以与GIF共同作用嗜铬细胞瘤株(pheochromocytoma)PC12,对细胞的生长产生抑制作用。     

嗜酸热古菌病毒STSV2密码子偏嗜性及其对dUTPase外源表达的影响

病毒和宿主之间的密码子使用频率差异是病毒在宿主中生存的重要调控机制之一。利用生物学软件Editseq和RSCU算法统计病毒STSV2及其宿主Sulfolobussolfataricus P2中的6个不同基因的遗传密码偏嗜性,并对病毒STSV2的dUTPase在大肠杆菌BL21和Rosetta中分别进行外源表达并分析其差异。结果表明,病毒STSV2密码子的偏嗜性总体与其宿主菌P2相似,STSV2基因组的不同蛋白编码基因的密码子偏嗜性有区别,病毒和宿主的相似蛋白编码序列密码子偏嗜性也有差异。分别以BL21(DE3)和Rosetta(DE3)为宿主表达STSV2的dUTPase基因显示,以BL21(DE3)为宿主时表达量大于以Rosetta(DE3)为宿主时目的蛋白表达量,进一步说明了病毒STSV2的密码子的偏嗜性对其蛋白的外源表达影响。     

登革3型病毒prM-E基因重组质粒DNA的构建和真核表达

构建登革 3型病毒 prM E基因的真核表达重组质粒 ,并进行体外表达 ,为登革DNA疫苗的研究奠定基础。用RT -PCR法获得 prM -E基因片段 ,然后将其克隆到真核表达载体中。用电穿孔法将重组质粒DNA转入BHK细胞 ,通过免疫荧光法检测外源基因在真核细胞中的表达。结果 ,通过酶切和序列测定证实了构建的重组质粒DNA含序列正确的 prM- E基因。用免疫荧光法检测到转染了重组质粒DNA的BHK细胞的胞浆中有登革 3型病毒特异蛋白的表达。说明含有登革 3型病毒prM -E基因的真核表达重组质粒可以在BHK细胞中表达 ,该结果为观察该重组质粒的免疫原性奠定了基础。     

A型肉毒毒素受体结合区Hc在重组SFV复制子载体中的表达

为了在哺乳动物细胞中表达A型肉毒毒素Hc抗原, 构建了含A型肉毒毒素受体结合区Hc基因的基于RNA和DNA的重组Semliki森林病毒(Semliki forest virus, SFV)复制子表达载体。RNA和DNA复制子载体转染BHK21细胞后, 经间接免疫荧光、Western印迹和ELISA检测, 结果表明非分泌型和分泌型的Hc抗原在细胞中都得到了有效地表达; 而且复制子表达载体与辅助病毒载体共转染均可制备高滴度的重组病毒颗粒, 该重组病毒颗粒感染细胞后, 也都能表达Hc抗原。以上结果表明, 基于RNA和DNA的重组SFV复制子表达载体在细胞中均可有效地表达Hc抗原和制备具有感染能力并能表达Hc抗原的重组病毒颗粒。基于RNA和DNA的重组SFV复制子表达载体的构建和含A型肉毒毒素受体结合区Hc基因的重组病毒颗粒的获得, 为进一步观察SFV复制子疫苗的免疫原性奠定了基础, 从而为A型肉毒毒素新型疫苗的研制提供了新途经。     

携带HIV-1抗原的单纯疱疹病毒载体疫苗的构建及鉴定

利用细菌人工染色体技术将串联的HIV-1 gp160、gag和protease基因以及表达元件插入1型单纯疱疹病毒(Herpes simplex virus type 1,HSV-1)内部反向重复序列区,以获得携带HIV-1抗原的单纯疱疹病毒载体疫苗。首先将HIV-1 gp160(B型和C型)、gag和protease基因串联克隆入pc DNA3获得重组质粒pc DNA/g Bgp和pc DNA/g Cgp,重组质粒转染293FT细胞,Western blotting检测HIV抗原表达。继而将pc DNA/g Bgp和pc DNA/g Cgp中包括HIV-1抗原基因和表达元件的表达框克隆入p KO5/BN获得重组穿梭质粒p KO5/BN/g Bgp和p KO5/BN/g Cgp,穿梭质粒电转含BAC-HSV的大肠杆菌,筛选重组菌,提取重组DNA并转染Vero细胞,挑取病毒蚀斑纯化重组病毒,Southern blotting鉴定重组病毒DNA,Western blotting检测重组病毒感染细胞中HIV抗原表达,并分析病毒的增殖特性。结果表明,Western blotting在pc DNA/g Bgp和pc DNA/g Cgp转染的293FT细胞中检测到表达的gp160和gag蛋白。p KO5/BN/g Bgp和p KO5/BN/g Cgp分别电转获得重组菌,并从重组DNA转染的Vero细胞中纯化获得重组HSV,Southern blotting检测表明重组HSV基因组发生特异性重组,重组病毒感染细胞中检测到gp120和gp41,且重组HSV保留了在哺乳动物细胞中的复制能力。本研究获得携载HIV-1 gp160、gag和protease基因的重组HSV,并保留了在哺乳动物细胞中的复制能力,可作为HIV-1复制型病毒载体疫苗。     

茧蜂病毒调控寄主细胞的NF-κB信号通路

多分DNA病毒(Polydnaviruses,PDVs)是寄生蜂的共生病毒。已有研究报道PDVs能感染寄主血细胞并有特异性表达,但是,哪些病毒的DNA片段能进入寄主细胞,并参与调控NF-κB信号通路仍然还不清楚。本研究结果初步表明,在双斑侧沟茧蜂病毒(Microplitis bicoloratus bracovirus,MbBV)感染细胞后24 h能导致细胞凋亡,vank86、vank92、ptp109病毒基因片段均能在被感染后的Spli221(斜纹夜蛾)、Sf9(草地贪夜蛾)、High Five(粉纹夜蛾)细胞的DNA中检测到,但转录水平有差异。进一步对这3个基因与NF-κB调控的下游抗菌肽基因(attacin、defensin)和免疫基因酚氧化酶原激活酶(ppA3)的相互关系研究发现:在病毒感染Spli221、Sf9、High Five细胞24 h后,检测到Spli221细胞中attacin、defensin、ppA3的转录本,attacin基因显著下调;过表达Vank86、Vank92、PTP109的Spli221细胞,由LPS刺激后检测到只表达单个病毒蛋白的Spli221细胞中的attacin、defensin、ppA3的m RNA表达水平无显著变化。研究初步揭示了MbBV病毒感染Spli221细胞后抑制NF-κB信号通路,但单个病毒蛋白不能抑制NF-κB信号通路,实验结果为进一步深入研究多个病毒基因的共同作用及其在害虫生物防治中的应用打下了基础。