病毒的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)蛋白:病毒學(xué)常見概念 III

2010年我碩士畢業(yè)答辯,當(dāng)天的答辯主席是業(yè)界聲名顯赫的童光志教授?,F(xiàn)在回想,那天整體普遍答辯的一般,當(dāng)童教授向某同學(xué)提問關(guān)于豬瘟病毒結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)蛋白的問題時,該同學(xué)竟然不知有“結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)蛋白”的概念。

應(yīng)該說,病毒的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)蛋白是病毒學(xué)領(lǐng)域的基本概念,即使不能深入了解,也至少應(yīng)略知一二,何況該同學(xué)碩士期間花費了三年時間專職從事了病毒學(xué)的科研工作。今天就簡單談?wù)勥@兩個概念吧。

首先談?wù)劷Y(jié)構(gòu)蛋白。結(jié)構(gòu)蛋白是構(gòu)成病毒結(jié)構(gòu)的必需蛋白,可以是一種,例如圓環(huán)病毒和細(xì)小病毒。但更常見的是多種結(jié)構(gòu)蛋白,如副粘病毒、布尼亞病毒等等。舉個生動的例子吧,之所以稱之為結(jié)構(gòu)蛋白,因為少了其中任何一種,都不是一個完整的病毒顆粒,這就類似于人體,一定不能缺少心、肝、腦、肺等重要器官。若通過反向遺傳技術(shù),試圖敲除某結(jié)構(gòu)蛋白從而拯救重組病毒,通常也是徒勞的。

以麻疹病毒為例,該病毒有六種結(jié)構(gòu)蛋白(N、P、M、F、H、L),各司其職,一個都不能少。N蛋白負(fù)責(zé)包裝基因組以形成核衣殼;P蛋白作為輔助蛋白幫助RdRp行使mRNA轉(zhuǎn)錄和基因組復(fù)制功能;M蛋白為病毒顆粒的骨架蛋白,負(fù)責(zé)支撐病毒的外層;F蛋白為融合蛋白,負(fù)責(zé)病毒膜與細(xì)胞膜的融合;H蛋白為病毒的配體,負(fù)責(zé)與細(xì)胞受體結(jié)合;L蛋白為RdRp,負(fù)責(zé)mRNA轉(zhuǎn)錄和基因組復(fù)制。再舉一個圓環(huán)病毒的例子,圓環(huán)病毒應(yīng)該是目前已知最簡單的病毒了,只含有一種結(jié)構(gòu)蛋白(Cap蛋白),病毒外殼是由60個Cap蛋白構(gòu)成的正二十面體對稱狀衣殼。

再談?wù)劮墙Y(jié)構(gòu)蛋白。非結(jié)構(gòu)蛋白,顧名思義,雖可被病毒翻譯,但通常不被包裝進入完整的病毒顆粒。然而,也有少數(shù)非結(jié)構(gòu)蛋白可以包裝進病毒顆粒,例如流感病毒等。病毒之所以要在細(xì)胞內(nèi)表達非結(jié)構(gòu)蛋白,是因為其雖然不屬于病毒結(jié)構(gòu)組成部分,但對于病毒的復(fù)制、調(diào)控、免疫等一系列作用至關(guān)重要。有時候非結(jié)構(gòu)蛋白比結(jié)構(gòu)蛋白還多,例如口蹄疫病毒。某些非結(jié)構(gòu)蛋白對于病毒的生理特性而言是非必需的,如果敲除掉,不會明顯影響病毒的生長特性,這就類似于生理有缺陷的人,例如少了一個手指,但不影響日常生活。有些非結(jié)構(gòu)蛋白可能與病毒的毒力相關(guān),例如是干擾素的拮抗劑。通過反向遺傳,把此類非結(jié)構(gòu)蛋白基因敲除,如果依然能拯救出重組病毒,且病毒生長動力學(xué)未受明顯影響,若再能證明重組病毒的毒力大大降低,那么這個非結(jié)構(gòu)蛋白缺陷病毒株就可以作為候選疫苗株使用。

通常而言,結(jié)構(gòu)越簡單的病毒,其非結(jié)構(gòu)蛋白對于病毒行使其生理功能而言,就越是不可缺少的。反之,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的病毒(例如痘病毒、桿狀病毒、腺病毒等),我們通常就可以按照具體意圖敲掉一些非結(jié)構(gòu)蛋白。

以上簡單討論了一點病毒結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白的知識,該領(lǐng)域的研究一直是分子病毒學(xué)研究的熱點,永不過時,非常重要,即使不能深入了解,但作為一個研究病毒的碩士畢業(yè)生,對這兩個概念一無所知,就有點說不過去了。2020-03-30

F. Liu

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