冠状病毒S蛋白及其受体的结构和功能

冠状病毒是有包膜的单股正链RNA病毒。作为人和动物的重要致病原,冠状病毒感染主要导致宿主呼吸系统、肝脏、胃肠道以及神经系统出现急性或慢性症状。2000年以来,传染性非典型肺炎和中东呼吸综合征的暴发,以及猪流行性腹泻病毒在全球猪群中的暴发流行,引起大家对动物冠状病毒的极大重视。S蛋白具有受体结合活性和膜融合活性,是冠状病毒感染细胞的关键蛋白;S蛋白在病毒的组织或宿主嗜性和毒力等方面发挥重要作用。本文重点对近年来冠状病毒S蛋白的结构、功能以及S蛋白与受体相互作用的研究进行综述,以期为冠状病毒的入侵机制和反向遗传学研究以及受体阻断药物的开发提供参考。     

棘突蛋白在冠状病毒跨宿主感染中的作用

冠状病毒感染有相对严格的宿主和组织特异性,其中部分病毒演化中会发生细胞嗜性改变。冠状病毒的跨宿主感染能力主要取决于病毒表面棘突蛋白的变异及其与受体相互作用的特异性改变。棘突蛋白的变异主要集中在受体结合域（RBD）,其他区域也与病毒感染的宿主细胞特异性有关。另外,较大的RNA基因组、独特的套氏亚基因组转录、复制过程中模板转换引起的高频率基因重组等使冠状病毒不断出现毒力或宿主变异,而共感染和持续性感染则为病毒重组及跨宿主感染提供了机会。     

冠状病毒的基因组结构及特征

冠状病毒(Coronavirus)是具有包膜的正单链RNA病毒,基因组大小介于26 000与32 000 nt之间,编码刺突蛋白(S)、包膜蛋白(E)、膜蛋白(M)和核壳蛋白(N)等四种结构蛋白、复制酶(ORF1a/b)与若干辅助蛋白,部分病毒还具有血细胞凝集素酯酶(HE),这些蛋白除维持病毒结构,还有促进感染与抵抗宿主免疫反应等功能,其中刺突蛋白可与宿主细胞表面的受体结合,使病毒包膜和宿主细胞的膜融合以感染细胞.冠状病毒的感染会影响细胞的许多信号转导途径,引发免疫反应,是一类可感染哺乳动物与鸟类的病毒.     

猪肠道冠状病毒与入侵受体氨基肽酶N的相互作用

猪肠道冠状病毒是目前危害养猪产业的重要病原。目前已发现能够感染猪肠道的致病性冠状病毒有4种：猪传染性胃肠炎病毒、猪流行性腹泻病毒、猪丁型冠状病毒和猪肠道甲型冠状病毒。冠状病毒感染宿主的第一步是识别宿主细胞膜受体分子并与之结合,随后启动入侵及膜融合进而使病毒基因组进入宿主细胞内部。因此,冠状病毒受体是决定其宿主范围及组织嗜性的关键因素。确定冠状病毒受体及病毒与受体的结合机制对预防新发病毒及开发冠状病毒治疗性药物具有重要意义。猪传染性胃肠炎病毒利用猪氨基肽酶N（aminopeptidase N,APN）作为感染宿主的功能性受体,并利用唾液酸作为辅助结合因子。猪APN最初也被鉴定为猪流行性腹泻病毒的功能性受体,但近年的研究结果与前面的报道存在较大的差异,产生了较大的争议。最近的研究认为,猪丁型冠状病毒的功能性受体也是APN,并且猪丁型冠状病毒能够利用多个物种的APN作为功能性受体,这与其跨物种传播具有密切关系。最新发现的猪肠道甲型冠状病毒则不使用APN作为其入侵受体。本文综述了前面3种猪肠道病毒感染宿主细胞的受体及结合机制的研究进展,并比较分析了猪APN及唾液酸在不同猪肠道冠状病毒入侵宿主过程中结合方式的异同,为进一步研究新发猪肠道冠状病毒受体提供参考。     

猪流行性腹泻病毒通过病毒蛋白酶激活Caspase-3诱导细胞凋亡

冠状病毒是一大类能够引起呼吸系统疾病,从而威胁人类健康的病毒．目前,对冠状病毒诱导细胞凋亡及其机制研究甚少.本研究以动物冠状病毒 猪流行性腹泻病毒(PEDV) 为模型探讨冠状病毒诱导细胞凋亡效应及其可能作用机制. 通过流式细胞术检测发现感染PEDV病毒后细胞凋亡率明显升高,且PEDV诱导细胞凋亡呈时间和剂量依赖性(P<0.05或P<0.01);进一步研究发现,冠状病毒木瓜样蛋白酶（PLP）在病毒引起凋亡过程中起重要作用.实验发现,转染PEDV-PLP质粒后,caspase-3活化体表达水平明显升高. 提示冠状病毒PLP蛋白酶通过激活caspase-3在病毒诱导细胞凋亡过程中起着关键作用. 以上结果为研究人类冠状病毒PLP蛋白功能及其通过细胞凋亡调节宿主抗病毒天然免疫机制提供重要基础.     

引发“SARS”的病原体

引发“SARS”的病原体是病毒家族中一种新的冠状病毒 (Coronavirus)变种。冠状病毒因在电子显微镜下呈球形 ,上有突起 ,形状像皇冠而得名 ,列为冠状病毒科 (Soronaviridae)。这一科病毒直径 75～ 160nm ,中央是不同密度的无定形物质 ,外有脂质包膜 ,膜上排列间隔较宽的突起 ,其形状随不同病毒而呈现不同形状 ,如圆端花瓣形、圆锥形、T形等。病毒基因组为连续线形单链RNA ,分子量通常为 5 5× 10 6 ～ 6 1× 10 6 。病毒在寄主细胞质中复制 ,通过其内质网膜出芽成熟。通过组织或器官培养可分离、培养此病毒。此科包括人冠状病毒、禽传染…     

重组SARS冠状病毒刺突蛋白的表达和分离纯化

SARS冠状病毒的感染能引发人的严重急性呼吸综合征。根据对其他种类冠状病毒的研究结果 ,刺突(spike)蛋白 (S蛋白 )是病毒的主要表面抗原 ,重组S蛋白可用于临床诊治 ,疫苗制备和结构生物学研究。SARS病毒S蛋白基因被分段和完整地克隆到不同的细菌表达载体进行了表达。通过宿主菌的选择和条件的优化 ,其中75 1～ 192 5bp、2 0 0 5～ 3410bp、1～ 192 5bp、32～ 36 5 9bp片段及全长 1～ 376 8bpDNA都在大肠杆菌中实现了高效表达 ,表达量分别占菌体蛋白质的 35 %、34%、2 4 %、17%和 5 % ,并经亲和层析得到了部分纯化。纯化后的蛋白质将用于诊断试剂和结构生物学研究。     

SARS冠状病毒中的核衣壳蛋白

严重急性呼吸综合征(SARS)的元凶是一种新冠状病毒,研究病毒结构蛋白的功能有助于了解病毒的感染、复制和包装等生理过程。其中核衣壳蛋白是SARS冠状病毒中含量最丰富和最保守的结构蛋白,自身聚合后包被病毒RNA基因组形成螺旋状核壳体是SARS冠状病毒成熟的关键步骤;核衣壳蛋白能与病毒或宿主细胞中多种蛋白质相互作用,还能影响宿主细胞的多个通路。因此核衣壳蛋白是一个重要的多功能蛋白质,参与了病毒感染、复制和病毒包装等过程。     

内蒙地区发热患者血清中冠状病毒抗体的检测

目的分析内蒙地区发热患者中冠状病毒的感染情况。方法以SARS冠状病毒感染Vero细胞涂片为冠状病毒抗原片,用间接免疫荧光法分别检测55例发热患者和68例正常人血清中冠状病毒的IgG、IgM抗体。结果发热患者血清中冠状病毒IgG抗体和IgM抗体阳性率分别为29.1%(16/55)和10.9%(6/55),而正常人血清中只检测到2.9%(2/68)的IgG抗体,且未检测到IgM抗体,2组患者的IgG和IgM抗体阳性率比较差异均有显著性;随机选取7例患者的IgG阳性血清进行SRAS冠状病毒的特异性抗体封闭实验,结果有6例血清仍为阳性,有1例血清转为阴性,说明冠状病毒IgG抗体阳性血清中85.7%为普通冠状病毒特异性,14.3%为SARS冠状病毒特异性。结论普通冠状病毒是内蒙地区发热患者的主要病原体之一,部分患者还存在SARS冠状病毒的既往感染。     

SARS冠状病毒NS融合蛋白的重组表达纯化与免疫学性质分析(英文)

刺突蛋白(S)和核心蛋白(N)是SARS冠状病毒的主要结构蛋白.在病毒细胞受体结合和病毒包装过程起重要作用.重组融合表达这2种蛋白具有较高的诊断学价值.对SARS病毒N蛋白和S蛋白氨基酸序列进行计算机分析,选择含有优势抗原表位的N蛋白1～227位氨基酸片段和S蛋白450～650位氨基酸片段,采用序列重叠延伸策略(sequenceoverlappingextension,SOE)构建编码N1227LinkerS450650新型融合蛋白的基因片段,导入原核表达载体,实现融合蛋白在大肠杆菌的高效表达.利用组氨酸标签亲和层析的方法纯化,获得高纯度的融合蛋白.对该融合蛋白的结构特征模拟分析的结果显示,其免疫化学性质均无显著改变.采用ELISA和Western印迹方法对其识别SARS冠状病毒特异性抗体的能力进行初步鉴定,显示该融合蛋白具有较好的抗原性和特异性,可有效特异性地检测恢复期SARS病人血清中抗SARS冠状病毒结构蛋白的抗体,可以作为SARS冠状病毒感染的辅助诊断手段.