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C6/36核病毒(C6/36DNV)是本实验室2002年从白纹伊蚊C6/36培养细胞中分离出来的一株新的浓核病毒,属细小病毒科浓核病毒亚科短浓核病毒属。它大小约25nm,无包膜,衣壳呈T=1的二十面体对称,衣壳蛋白组成简单(由结构蛋白VP1和VP2组成),核酸序列短(基因组为单链DNA,共4094个碱基),十分有利于病毒结构与装配的研究。2004年,本实验室进行了C6/36DNV 基因组全序列分析,并测定了野生C6/36DNV 15.6A分辨率的三维结构。
为进一步弄清参与C6/36DNV衣壳组装的必需氨基酸序列,探讨体外组装的VLPs与野生株三维结构的异同,阐明C6/36DNV衣壳蛋白结构与功能之间的关系,本文采用分子生物学、冷冻电镜计算机三维重构技术和生物信息学方法,对C6/36 DNV的体外组装与结构进行了研究,并对其结构蛋白功能域作了详尽的预测,获得了以下结果:
1.通过在大肠杆菌表达系统中表达C6/36DNV的结构蛋白VP1(40kD)和VP2(39kD),均得到了大小约20nm的VLPs,但表达蛋白多以包涵体形式存在。
2.在昆虫杆状病毒表达系统中分别或共同表达了C6/36DNV的VP1和VP2,纯化后均得到了与野生C6/36DNV形态相似,但大小略小的VLPs(20nm);三种VLPs(VP1-VLPs、VP2-VLPs和VP1/VP2-VLPs)均呈二十面体对称,超薄切片显示它们均可在Sf9细胞的细胞核和细胞质里聚集,形成晶格状排列。
3.采用分子生物学技术,逐段截短C6/36 DNV结构蛋白的N端和C端序列,研究了结构蛋白的氨基酸序列与病毒组装的关系,结果表明:N端的GGSG序列(aa23-26),即细小病毒科病毒所特有的甘氨酸保守区,和C-端的5~15个氨基酸对C6/36 DNV衣壳的装配非常重要,截短这些序列后病毒不能再组装;而截短VP1 N端的GTKRKR(aa15-20),即推测的核定位信号序列后,组装的VLPs不再能形成品格状排列,说明该段序列对于维系病毒蛋白间相互作用非常重要。
4.应用冷冻电镜和计算机三维重构技术,获得了20A分辨率的C6/36DNVVP1-VLPs的三维结构。通过对野生C6/36DNV和VP1-VLPs三维结构的比较,发现它们在一些主要结构特征上比较相似:如每个五次轴的顶点处可看到有突起;每个三次轴的顶点处有一个类三角形的凹陷;衣壳蛋白的走向也比较一致。但二者也有一定的差异。
5.通过序列比对和进化树分析,建立了短浓核病毒的进化假说,确立了短浓核病毒属在细小病毒科中的独特地位;综合C6/36DNV体外组装、三维结构测定、同源比对及二级结构预测结果,预测其N端功能域在病毒粒子中倾向于伸出;预测C6/36DNV VP1的“E<,167>P<,168>”位点,可能是受体结合位点。