对虾白斑综合征病毒(WSSV)囊膜蛋白VP53B和VP110的功能研究

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对虾白斑综合征是一种在对虾养殖业较为常见的爆发性流行性疾病,其具有传播宿主广,致死速度快,致死率高等特点。自上世纪九十年代初在中国爆发以来,对于全球的对虾养殖业已造成了巨大的经济损失。而作为导致对虾白斑病的病原体病毒,对虾白斑综合征病毒(White Spot Syndrome Virus,WSSV)迅速成为人们关注的热点。然而,迄今为止,依然没有相对有效的方法去防治该病毒。一般认为,病毒的囊膜蛋白由于能够直接作用于受体相关细胞而在病毒的感染过程中往往起到了相当重要的作用。因此,对于WSSV囊膜蛋白的研究已成为WSSV研究领域的热点VP53B和VP110是WSSV的两个囊膜蛋白,分子量大小分别为108k Da和110k Da,其功能尚未完全明确。但有相关研究表明,VP53B和VP110均可能与对虾虾体内的几丁质结合蛋白相结合,与此同时,VP110还与精氨酸激酶和肌动蛋白有一定的结合效果。除此以外,有研究指出,VP110,VP53B分别于昆虫杆状病毒经口感染的关键因子PIF2和P74有不同程度的序列相似性。这说明在WSSV经口感染的过程中,VP53B和VP110可能发挥了相对重要的作用。克氏原螯虾(Procambarus clarkia)俗称淡水小龙虾,也是WSSV的重要感染对象之一。由于其相对于对虾,具有易实验室驯化,易获得(四季皆有)等优势,常常作为研究WSSV的重要实验对象。为探索VP53B和VP110在WSSV经口感染的作用,本研究利用VP110和VP53B部分蛋白片段所生产的多克隆抗体,分别对WSSV的病毒颗粒进行孵育,并且将抗体-病毒复合物经口注射到克氏原螯虾体内,通过死亡率的观察及其后续q PCR检测螯虾体内病毒copies,来确认蛋白的多克隆抗体对螯虾的保护效果。平行试验后研究结果显示,VP110多克隆抗体的保护效果为53%,VP53B的多克隆抗体保护率可以达到85%。q PCR结果则表明,注射抗体病毒存活的螯虾体内病毒拷贝数浓度在10~3copies/mg以下,较之注射病毒对照组病毒拷贝数浓度10~6-10~7copies/mg区别明显,这说明VP110和VP53B的多克隆抗体可以较好的抑制WSSV病毒的经口侵染能力。VP53B和VP110在WSSV经口感染中具有不同程度的作用,特别是VP53B,很可能是WSSV经口感染中的关键蛋白。而将VP53B和VP110两种多克隆抗体同时和WSSV孵育时,其保护率可以达到90%,几乎可以完全抑制WSSV在螯虾中的经口感染能力。为能够进一步研究VP53B在WSSV经口感染中的作用,利用Fugue程序预测VP53B亲缘蛋白,发现其N端75-150个氨基酸与大豆蛋白酶抑制剂1BBI(Bowman-Brick inhibitor)较为相似,通过穿线法预测VP53BN端75-150个氨基酸结构。结果显示,其与1BBI具有一个相似的功能活性中心,该活性中心在1BBI中可以抑制胰凝乳蛋白酶,预测VP53B可能具有蛋白酶抑制剂的功能,蛋白酶抑制剂一方面可以保护病毒蛋白不被虾肠道里的蛋白酶所消化,另一方面也会对虾体内的代谢,免疫系统造成一定程度的影响。基于上述猜想,利用偶氮酪蛋白水解法检测VP53B对螯虾及沼虾蛋白酶是否具有抑制作用。结果显示,VP53B对螯虾肠道内的蛋白酶具有一定的抑制效果,其抑制效率大约为11%,而对沼虾肠道内的蛋白酶则完全没有效果,而相关研究指出,相对于克氏原螯虾及南美白对虾,WSSV并不能有效的经口感染沼虾,这表明,VP53B可能具有一定的蛋白酶抑制剂的作用,而该作用可能是WSSV具有经口感染能力的关键之一。值得一提的是,在另外一种经口感染病毒-杆状病毒alp Habaculovirus Hemileuca中,同样也存在有具有抑制蛋白酶功能的蛋白,该蛋白恰巧位于P74蛋白邻近位置,这也为WSSV蛋白存在蛋白酶抑制功能提供了佐证。除此以外,利用PIPE预测工具针对WSSV中VP53B蛋白和虾中可能存在的受体进行受体预测,发现虾口道中的细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)可能与VP53B存在相互作用。通过对WSSV囊膜蛋白VP53B的研究,不仅进一步证明了其是WSSV在螯虾中经口感染关键因子,并且通过一系列的分析预测并部分验证了其作为关键因子所可能具备的作用,为今后进一步研究WSSV的预防与治疗提供了一定的实验基础和依据。
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