SARS冠状病毒的刺突蛋白

严重急性呼吸系统综合征(severe acute respiratory syndrome,SARS)是由严重急性呼吸系统综合征冠状病毒(SARS corona-vims,SARS-CoV)引起的呼吸系统疾病。SARS-CoV的刺突蛋白(spike protein)具有S1和S2两个独特的功能结构域,研究发现两者都是进行疫苗和抗体研究的理想和有效的靶点。对非典疫苗的研究生产非常有价值,对预防和治疗SARS也有重大意义。     

SARS冠状病毒的分子生物学研究

严重急性呼吸系统综合征(SARS)是2002年底爆发于中国广东,后蔓延全球的传染性疾病。其病原体为一种未知的新型冠状病毒,章从SARS冠状病毒的蛋白构成和功能研究、SARS冠状病毒感染机制(表型变化,受体)、SARS冠状病毒分子进化这几个方面对现有研究进展做一综述。     

SARS冠状病毒S蛋白的功能性受体-ACE2

SARS冠状病毒的棘突S蛋白 ,与细胞受体介导的感染有关。血管紧张素转化酶 2 (ACE2 )是SARS CoVS蛋白的功能性受体 ,人类ACE2酶的细胞外区域由 2个亚基组成 ,其中锌金属肽酶区域可以进一步分成 2个亚域 (I和II) ,形成一个长而深的裂缝 ,环绕裂缝顶端的隆起线可能作为与S 糖蛋白结合的区域。ACE2可以与SARS CoVS蛋白的S3 1 8 5 1 0结合。这将为发展新型SARS疫苗和SARS的预防和治疗提供新的研究方向。     

SARS冠状病毒核壳蛋白对蛋白翻译的影响

目的:研究SARS冠状病毒核壳蛋白(N蛋白)对蛋白翻译的影响。方法:构建N蛋白表达载体FLAG-pcDNA3-N,分别与FLAG-pcDNA3和表达荧光素酶的质粒共转染293T人胚肾细胞,通过检测荧光素酶的活性来判断N蛋白对细胞内蛋白翻译的影响;在体外翻译体系中检测N蛋白对体外翻译的影响。结果:构建了载体FLAG-pcDNA3-N,在293T人胚肾细胞内表达后,荧光素酶活性被抑制;在体外翻译体系中加入N蛋白,体外翻译被抑制。结论:SARS冠状病毒N蛋白抑制蛋白翻译。     

SARS冠状病毒M蛋白的原核表达及其DNA疫苗构建

为探讨SARS-CoV的M蛋白的免疫学特性以及M蛋白作为SARS-CoV病毒疫苗组分的可行性和必要性.分别用pET-15b和pET-22b在大肠杆菌中表达SARS-CoV的M蛋白,亲和层析纯化后作为抗原应用.同时,将M蛋白的编码基因克隆进分泌型真核表达载体pSecTagB中得到重组质粒pSecM作为DNA疫苗,免疫BALB/c小白鼠、制备SARS-CoV M蛋白的抗血清.并用纯化后的M蛋白建立的SARS-CoV M抗体ELISA检测技术研究所构建的M-DNA疫苗的免疫效果.结果表明:两种重组M蛋白在大肠杆菌中均以可溶性形式得到高效表达,经与华大产的用灭活SARS全病毒制备的SARS-CoV抗体ELISA检测试剂盒比较实验,证明该原核表达的重组M蛋白能与SARS确诊病人血清以及M-DNA免疫鼠血清发生特异性抗原抗体反应.这两种重组M蛋白有可能作为抗原组分用于临床SARS-CoV检测中;所构建的SARS-CoV的M基因核酸疫苗能在小鼠体内产生特异性抗体,提示M蛋白在SARS-CoV疫苗尤其是组分疫苗的研制中应加以考虑,为DNA疫苗的开发提供了依据.     

SARS冠状病毒主要结构蛋白的研究进展

严重急性呼吸综合征(SARS)因其传染性强、危害性大而受到广泛关注。世界各国密切合作,在对SARS的研究方面取得了许多突破。本文针对2005年前后的相关研究进展,综述了对S、N、M和E等4种SARS冠状病毒的结构蛋白的功能、实际应用等研究情况,其中对S、N蛋白进行了更为详细的介绍,重点阐述了主要结构蛋白的特征性功能区域、特异性蛋白、特征性反应、实验研究技术的改进以及疫苗研发等进展。     

SARS冠状病毒S蛋白在昆虫细胞中的表达和纯化

导致严重急性呼吸综合征(sevcre acute rcspiratory syndrome,SARS)的元凶是一种新型的冠状病毒(SARS coronavirus,SARS-CoV)。SARS-CoV感染入侵宿主细胞关键的一环是病毒自身的棘突蛋白(spike protein,S-protein)与细胞受体的相互作用,故而S蛋白己成为SARS研究的主要热点。     

针对SARS冠状病毒S蛋白的RNAi设计

为研究SARS冠状病毒的RNA干涉,以S蛋白为目标选取16个RNA干涉的靶序列,并设计用于体内转录形成以U6为启动子的siRNA发夹结构的DNA,拟将设计的DNA瞬时转染靶细胞,用定量RT-PCR法确定目标RNA被干涉的程度,用Western blot在蛋白质水平上进行监测。针对SARS冠状病毒的RNAi设计为进一步研究奠定了理论基础,其工作的开展将在RNAi治疗、SARS冠状病毒基因功能研究、新药开发等方面发挥重要作用。     

SARS冠状病毒核衣壳蛋白抑制胞质分裂和细胞增值

目的:SARS冠状病毒(SARS-CoV)的核衣壳蛋白(N蛋白)能够结合病毒RNA形成螺旋状的核衣壳。在3种不同的细胞系中分别表达SARS-CoVN蛋白,研究它对转染细胞生长的影响。方法:将重组质粒pEGFP-N和pEGFP(作为对照)分别转染人胚肾HEK293细胞、成纤维细胞3T3、人宫颈癌HeLa细胞,通过激光共聚焦显微镜、荧光显微镜观察SARS-CoVN蛋白在细胞内的定位以及细胞的生长变化。结果:SARS-CoVN蛋白能定位于细胞质,并不像其他冠状病毒N蛋白那样能够定位到细胞核。同时发现SARS-CoVN蛋白能够诱导形成多核细胞,多核细胞的百分率可达33.9%。结论:SARS-CoVN蛋白抑制胞质分裂,延缓细胞生长。     

SARS冠状病毒E蛋白基因的克隆与表达

E蛋白是存在于SARS病毒表面的一个小分子蛋白,在病毒的出芽过程中有重要的作用。为建立一种检测SARS病毒抗原的新方法,将E蛋白全基因序列分段合成,用连接酶连接后插入pET—GST载体,转化大肠杆菌BL21进行融合表达,结果得以成功表达GST-E融合蛋白;为SARS病毒致病机理研究和疫苗及诊断试剂的研制打下了基础。     

SARS-CoV S蛋白受体结合区的重组表达及免疫原性分析

为了表达SARS-CoV的S蛋白的受体结合区并对其免疫原性进行分析,用PCR方法扩增S蛋白的受体结合区基因片段,克隆至原核表达质粒pET-F32a＋并在大肠杆菌中表达,应用Western—blot鉴定表达的目的蛋白,而后以该蛋白作为诊断抗原包被酶联卡反来检测20份SARS病人血清和28份健康人血清,结果原核表达的S蛋白能够和所用的SARS病人血清反应。这提示表达的S重组蛋白具有良好的抗原性。将变性纯化的重组蛋白和复性蛋白分别皮下免疫小鼠,第三次免疫一周后收集抗血清,用ELISA测定抗体和同时测定中和抗体活性。用变性的抗原免疫的小鼠血清均无中和活性;而用复性的蛋白免疫的小鼠产生了中和抗体。实验表明,S蛋白受体结合区无线性中和表位,中和抗体的产生是由构象表位诱导的。提示该蛋白有可能应用于亚单位疫苗的研究。     

SARS-CoV假病毒中和试验技术的建立及评价

为避免传统的SARS病毒中和试验需要操作活毒而存在的生物安全隐患,建立了基于假病毒系统、操作较安全的SARS中和试验技术平台。本研究应用高效表达SARS-CoV S(密码子优化的全长S蛋白,简称S)的真核表达载体(pVRC8304),与HIV慢病毒包装质粒(p CMV△8.2)及转移质粒(pHR′CMV EGFP)3个质粒载体系统共同转染人胚肾细胞293T,包装了SARS假病毒;通过SARS假病毒感染的RD-A细胞中标记基因EGFP表达的分析,确定SARS假病毒能有效进入细胞,建立了可在BSL-2级实验室操作的SARS病毒中和试验技术平台。用该技术平台对不同免疫血清进行了中和抗体分析,并比较了基于假病毒和基于SARS活病毒的中和试验效果。结果显示:SARS假病毒和SARS活病毒两个中和试验系统获得中和抗体滴度变化趋势一致,表明本研究构建的SARS假病毒可替代SARS活病毒用于建立操作上安全的SARS病毒中和试验技术平台。     

Receptor-binding domain of SARS-CoV spike protein induces highly potent neutralizing antibodies: implication for developing subunit vaccine

The spike (S) protein of severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus (CoV), a type I transmembrane envelope glycoprotein, consists of S1 and S2 domains responsible for virus binding and fusion, respectively. The S1 contains a receptor-binding domain (RBD) that can specifically bind to angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), the receptor on target cells. Here we show that a recombinant fusion protein (designated RBD-Fc) containing 193-amino acid RBD (residues 318-510) and a human IgG1 Fc fragment can induce highly potent antibody responses in the immunized rabbits. The antibodies recognized RBD on S1 domain and completely inhibited SARS-CoV infection at a serum dilution of 1:10,240. Rabbit antisera effectively blocked binding of S1, which contains RBD, to ACE2. This suggests that RBD can induce highly potent neutralizing antibody responses and has potential to be developed as an effective and safe subunit vaccine for prevention of SARS.     

鸡传染性支气管炎病毒纤突蛋白裂解与致病性的研究

冠状病毒的致病机理一直不清楚。对副粘病毒和正粘病毒的研究结果表明病毒的致病力与病毒纤突蛋白裂解程度有关,反过来纤突蛋白裂解程度是由纤突蛋白的连结多肽的氨基酸顺序决定的。本文试图从IBV致细胞病变作用,纤突蛋白裂解状态和连结多肽氨基酸顺序三个方面探讨IBV的致病机理。结果表明,IBV毒株在不同细胞培养(CK.CEF和Vero)中,从宿主细胞范围、致细胞病变作用和引起细胞融合几项指标表现了不同的致病力,但不同毒株从同一种细胞释放后其纤突蛋白的裂解程度无差异。连结多肽的氮基酸序列表明23株IBV的连结多肽均由5个氨基酸组成即二对碱性氨基酸Arg—Arg和Arg—Arg,中间由苯丙氨酸或丝氨酸联接。这些结果说明在致病机理方面,冠状病毒可能不同于副粘病毒和正粘病毒。     

Importance of SARS-CoV spike protein Trp-rich region in viral infectivity

SARS-CoV entry is mediated by spike glycoprotein. During the viral and host cellular membrane fusion, HR1 and HR2 form 6-helix bundle, positioning the fusion peptide closely to the C-terminal region of ectodomain to drive apposition and subsequent membrane fusion. Connecting to the HR2 region is a Trp-rich region which is absolutely conserved in members of coronaviruses. To investigate the importance of Trp-rich region in SARS-CoV entry, we produced different mutated S proteins using Alanine scan strategy. SARS-CoV pseudotyped with mutated S protein was used to measure viral infectivity. To restore the aromaticity of Ala-mutants, we performed rescue experiments using phenylalanine substitutions. Our results show that individually substituted Ala-mutants substantially decrease infectivity by >90%, global Ala-mutants totally abrogated infectivity. In contrast, Phe-substituted mutants are able to restore 10-25% infectivity comparing to the wild-type. The results suggest that the Trp-rich region of S protein is essential for SARS-CoV infectivity.     

抗SARS-CoV N蛋白单克隆抗体的特异性及其识别抗原表位的初步鉴定

为了明确抗SARS-CoVN蛋白单克隆抗体的特异性,并鉴定其识别表位,首先在E.coli中表达了人类冠状病毒229E(HCoV-229E)和OC43(HCoV-OC4)N蛋白,用Westernblotting和间接免疫荧光方法分别检测了4株抗SARS-CoVN蛋白单克隆抗体(1-1C2、1-1D6、2-8F11和2-2E5)与HCoV-OC43和HCoV-229E及其N蛋白的交叉反应情况,而后应用12种重组截短型SARS-CoVN蛋白对上述4种单克隆抗体的识别表位进行了初步定位。结果显示:(1)在4株抗N蛋白单克隆抗体中,1-1C2、1-1D6和2-2E5不与HCoV-OC43和HCoV-229E及其N蛋白发生交叉反应,为SARS-CoVN蛋白特异性抗体;(2)2-8F11、1-1D6和2-2E5针对的抗原表位位于SARS-CoVN蛋白的aa30-60,1-1C2针对的抗原表位则位于SARS-CoVN蛋白的aa170-184。这一研究为阐明SARS-CoVN蛋白的免疫学特征,建立特异性免疫诊断技术和研究其致病机制提供了必要的依据和材料。     

抗SARS-CoV N蛋白单克隆抗体的特异性及其识别抗原表位的初步鉴定

为了明确抗SARS-CoV N蛋白单克隆抗体的特异性,并鉴定其识别表位,首先在E.coli中表达了人类冠状病毒229E(HCoV-229E)和OC43(HCoV-OC4)N蛋白,用Western blotting和间接免疫荧光方法分别检测了4株抗SARS-CoV N蛋白单克隆抗体(1-1C2、1-1D6、2-8F11和2-2E5)与HCoV-OC43和HCoV-229E及其N蛋白的交叉反应情况,而后应用12种重组截短型SARS-CoV N蛋白对上述4种单克隆抗体的识别表位进行了初步定位.结果显示(1)在4株抗N蛋白单克隆抗体中,1-1C2、1-1D6和2-2E5不与HCoV-OC43和HCoV-229E及其N蛋白发生交叉反应,为SARS-CoV N蛋白特异性抗体;(2)2-8F11、1-1D6和2-2E5针对的抗原表位位于SARS-CoV N蛋白的aa 30-60,1-1C2针对的抗原表位则位于SARS-CoV N蛋白的aa 170-184.这一研究为阐明SARS-CoVN蛋白的免疫学特征,建立特异性免疫诊断技术和研究其致病机制提供了必要的依据和材料.     

用噬菌体随机肽库筛选SARS冠状病毒S蛋白单克隆抗体2C5的模拟表位

SARS-CoVS蛋白特异的单克隆抗体2C5具有病毒中和作用。以单克隆抗体2C5为筛选靶分子,筛选噬菌体展示随机7肽库。经三轮淘洗后随机挑选20个噬菌体克隆进行ELISA分析和序列测定。在10个ELISAOD值大于0.2的阳性噬菌体克隆中,有8个噬菌体克隆展示有共同的7肽序列TPEQQFT。展示有该序列的噬菌体克隆能竞争抑制SARS-CoVS蛋白抗原与单抗2C5的结合。结果表明TPEQQFT为单克隆抗体2C5的模拟表位。该结果可对进一步研究S蛋白结构与功能和设计SARS疫苗有一定的参考意义。     

SARS冠状病毒核衣壳(N)蛋白不同区域的原核表达

利用大肠杆菌表达系统对SARS冠状病毒的核衣壳(N)蛋白全长及N末端或／和C末端缺失突变体进行了表达,共表达了39个重组蛋白,表达量在15％～30％之间。分别利用电洗脱或金属鳌合介质纯化重组蛋白,用蛋白印迹实验检测纯化蛋白对SARS病人恢复期血清的反应性,结果发现全长N蛋白活性最好,其余的末端缺失蛋白均无法达到同—：活性水平。由此说明N蛋白的完整性对于其优势表位的充分暴露是必要的。     

SARS-CoVN蛋白抗原表位的筛选和鉴定

利用噬菌体展示的线性12肽库从马抗SARS-CoVIgG筛选SARS-CoV的抗原表位。经生物淘洗富集的噬菌体克隆被测序。获得两个共有序列:DXXDP和TXTLL。它们分别与SARS-CoVN蛋白341-345和392-396位氨基酸序列高度同源。含共有序列的克隆在ELISA竞争抑制试验中与SARS-CoVN蛋白竞争结合马抗SARS-CoVIgG。将两个共有序列肽通过基因重组技术成功展示到大肠杆菌鞭毛,获得重组菌F1和F2。用重组菌F1和F2免疫接种试验Balb/c小鼠产生的血清均能与SARS-CoVN蛋白特异结合。说明DXXDP和TXTLL是SARS-CoVN蛋白的两个连续抗原表位。