發(fā)布時間：2021-04-10 06:46

　　藍舌病毒（Bluetongue virus,BTV）是一種以媒介昆蟲為傳播媒介侵染野生反芻動物和家畜的世界范圍流行的病原微生物。BTV顆粒是由10個基因片段組成的雙股RNA病毒,分別編碼7個結(jié)構(gòu)蛋白（VP1-VP7）和至少4個非結(jié)構(gòu)蛋白（NS1、NS2、NS3/3a和NS4）組成的連續(xù)蛋白質(zhì)層的復(fù)雜結(jié)構(gòu),BTV已被作為大型無囊膜dsRNA病毒研究的模型系統(tǒng)。近年來,通過反向遺傳學（RG）、低溫電子顯微鏡（Cryo-EM）、蛋白晶體結(jié)構(gòu)解析等研究分析方法,為BTV病毒蛋白結(jié)構(gòu)、病毒蛋白之間功能關(guān)系、病毒組裝/拆卸等方面取得了相當大的研究進展,該文對BTV病毒衣殼蛋白結(jié)構(gòu)、核心蛋白的組裝、基因組RNA組裝等方面機制進行了綜述。 

【文章來源】：家畜生態(tài)學報. 2020,41(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

BTV病毒VP5結(jié)構(gòu)域示意圖

利用低溫電子顯微鏡(Cryo-EM)和圖像分析表明,BTV外殼有60個類三角蛋白復(fù)合體(triskelion-like)的VP2纖突(spikes),圍繞120個膜穿透蛋白VP5的球形三聚體(圖1A)[3-4]。Zhang Xing等[5]以(3.5 ?)近原子分辨率定義了VP2和VP5蛋白的詳細結(jié)構(gòu)(圖1B,圖2),以揭示每種蛋白在BTV進入細胞過程中的作用。BTV病毒結(jié)合宿主細胞表面唾液酸受體的VP2單體分為四個不同的區(qū)域,即中心蛋白質(zhì)(hub),發(fā)夾(hairpin),金字塔形體(body)和高度柔性的外部頂點(tip),VP2也是宿主中和抗體結(jié)合位點[5]。Hub結(jié)構(gòu)域有一個10股血凝素樣β折疊桶,驅(qū)動單體相互作用的三聚體以及具有唾液酸受體結(jié)合的口袋(pocket)[5]。在hub和body結(jié)構(gòu)域的交界面,發(fā)現(xiàn)了典型的鋅指基序CCCH的四面體,負責早期內(nèi)吞體(endosome)中pH觸發(fā)的VP2蛋白構(gòu)象的變化[3,5]。Hassan、Forzan等研究表明,膜穿透/融合蛋白VP5三聚體具有高度致密的球狀折疊結(jié)構(gòu),以α螺旋和位于中心的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)促進VP5三聚體的形成,類似于人類免疫缺陷病毒(HIV)gp41膜病毒融合蛋白。每個VP5單體都有三個不同的結(jié)構(gòu)域組成,一個位于核心表面下方裂隙中的柔性匕首結(jié)構(gòu)域(a hidden dagger domains)、一個富含螺旋的伸展結(jié)構(gòu)域(unfurling domains)和一個帶有膜相互作用元件的錨定結(jié)構(gòu)域(anchoring domains)(圖2)[3]。VP5蛋白在病毒粒子中以三聚體形式存在(圖2B),其中匕首結(jié)構(gòu)域中兩個螺旋結(jié)構(gòu) (α1 and α2)與相鄰的內(nèi)層衣殼VP7蛋白的三聚體發(fā)生相互作用(圖2C)[3]。當BTV暴露于早期內(nèi)吞體(Early endosome,pH 6.0～6.5)低pH環(huán)境下,VP5 N端匕首結(jié)構(gòu)域發(fā)生構(gòu)象變化而使其M1-S41基序及WHXL脂質(zhì)作用、W411-L414基序與內(nèi)吞體膜發(fā)生膜融合作用。隨著VP2蛋白的完全拆卸、降解, VP5蛋白的匕首(dagger domain)蛋白和伸展結(jié)構(gòu)域(unfurling domains)可實現(xiàn)顯著重折疊[1,5-6]。VP5蛋白錨定結(jié)構(gòu)域中的β-折疊片(β-meander motif)基序含有組氨酸簇,可感知晚期內(nèi)吞體pH(Late endosome,pH 5.5)以釋放四個假定的膜相互作用蛋白而從晚期內(nèi)吞體內(nèi)釋放,實現(xiàn)具有轉(zhuǎn)錄活性的病毒顆粒進入細胞質(zhì)內(nèi)[3]。研究表明,VP5可利用一種晚期的內(nèi)吞體特異性脂質(zhì)來實現(xiàn)膜的滲透,這一過程類似于某些囊膜病毒,如流感病毒的HA2蛋白,通過晚期內(nèi)吞體而進入細胞,并利用組氨酸殘基作為pH傳感器,隨后在感應(yīng)晚期內(nèi)吞pH后發(fā)生顯著構(gòu)象變化[7-9]。圖2 BTV病毒VP5結(jié)構(gòu)域示意圖

BTV 10個RNA節(jié)段(3.95 kb～0.8 kb)可分為大、中、小三大類,每個節(jié)段的序列不同,在不同RNA截短可變區(qū)都具有互補的短5`和3`端UTRs及兩端高度保守的六核苷酸,正是通過這些UTRs,BTV和其他相關(guān)病毒開始分類募集各自基因組ssRNA 節(jié)段[32-34]。病毒基因組裝配開始于VP1聚合酶和VP4加帽酶的相互作用,同時VP6六聚體與10個ssRNA復(fù)合物相互作用,它們一起形成聚合酶復(fù)合物,并在五重軸上與VP3十聚體相互作用,隨著12個十聚體形成的亞核心粒子內(nèi)層衣殼的形成及160個VP7三聚體依次沉積而形成BTV二十面體核心顆粒,在核心顆粒的表面再沉積120個VP5蛋白三聚體和60個VP2蛋白的三聚體形成完整的病毒粒子(圖3)[3]。研究表明,復(fù)雜RNA網(wǎng)絡(luò)節(jié)段間相互作用是病毒ssRNA分選、募集、包裝正確基因組區(qū)段的驅(qū)動力,并且從最小ssRNA節(jié)段S10開始按特定節(jié)段的順序募集,引發(fā)RNA-RNA與其他節(jié)段的相互作用以形成起始復(fù)合體;隨后,招募中等至較大的ssRNA,直到將完整的基因組包裝到衣殼中(圖3)[3]。在整個組裝的過程中,每一節(jié)段的組裝信號具有高度的特異性,不僅在UTRs中,在基因編碼區(qū)域中也有高度特異性的序列分布。而且,UTRs,特別是S10 UTRs,負責觸發(fā)裝配所需的正確的二級結(jié)構(gòu);寡核糖核苷酸、ORNs與BTV RNA的3"UTR互補的寡核糖核苷酸等,如果這些RNA網(wǎng)絡(luò)被擾亂,可阻止BTV體外衣殼化并能抑制體內(nèi)病毒的復(fù)制[1,3]。4 內(nèi)外衣殼之間的相互作用


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