1.简介
2003年春季,中国广东省首次发现的非典型肺炎疫情(称为严重急性呼吸系统综合征(SARS))蔓延至多个国家(马拉等。, 2003
). 加拿大国家微生物实验室从多伦多的一名患者身上获得了Tor2分离物,并在非洲绿猴肾(Vero E6)细胞(Marra等。, 2003
). 这种冠状病毒已被世界卫生组织公开命名为“SARS冠状病毒”(Marra等。, 2003
). 这种冠状病毒已被确定为引起严重急性呼吸综合征(SARS)的独特病理实体,2003年,SARS在全球感染了8000多人,导致774人死亡。
冠状病毒是单链阳性RNA病毒,是包膜病毒家族的成员,其中包括大量感染不同动物物种的病毒(Siddell等。, 1983
). 与这些病毒相关的主要疾病是呼吸道和肠道感染,尽管也会发生肝脏和神经系统疾病(Siddell,1995
). 虽然SARS冠状病毒(SARS-CoV)在形态学上是一种冠状病毒,但它与已知的三类冠状病毒中的任何一类都没有密切关系,因此有人建议将其定义为第四类(第4组)冠状病毒等。, 2003
).
表面糖蛋白类包膜病毒对病毒的进入和复制至关重要。这些包膜蛋白介导病毒粒子最初附着到细胞上以及随后病毒和细胞膜的融合,从而将病毒内容物释放到宿主细胞中(Eckert&Kim,2001b条
). 与包括冠状病毒在内的其他包膜RNA病毒一样,基因组测序表明SARS-CoV包膜棘突(S)蛋白包含高度保守的七重区(HR1和HR2),这些区域在病毒膜融合中非常重要。这种七重区已成功用作许多病毒中病毒进入/融合抑制剂的靶点(Chan&Kim,1998
; Eckert&Kim,2001年b条
). 一般认为,包膜蛋白在病毒融合过程中经历了一系列构象变化。HR1和HR2区域被认为是该过程中的重要模块/域,并在不同融合状态下显示出不同的构象(Eckert和Kim,2001b条
). 在目前的模型中,包膜融合蛋白至少有三种构象状态:融合前的天然状态、融合前的发夹中间状态和融合后的发夹状态(Chan等。, 1997
; Eckert&Kim,2001年b条
). 在这些状态转换过程中,HR1和HR2以中间构象状态暴露,但在融合后状态中相互结合形成线圈结构。因此在体外引入人力资源肽类在中间状态下与内源性HR对应物竞争,防止在融合后状态下转变为HR1/HR2线圈束的形成。一些人力资源肽类或类似物已被证明是病毒融合的有效抑制剂(Eckert&Kim,2001一
,b条; 根等。, 2001
).
膜融合是包膜病毒感染的关键步骤。螺旋-螺旋束构象被认为对于使两个类脂膜(细胞膜和病毒膜)彼此接近很重要,从而使膜融合以便于病毒进入。HR1/HR2线圈束也称为病毒融合蛋白的融合核心(Eckert&Kim,2001b条
). 迄今为止,已经确定了几个融合核心的晶体结构,包括HIV gp41、HRSV F、流感病毒HA、埃博拉病毒GP和MHV(Bullough等。, 1994
; 陈等。, 1997
; 马拉什凯维奇等。, 1999
; 徐,刘等。, 2004
; 赵等。, 2000
). 我们已经解决了晶体结构并提出了冠状病毒介导的病毒融合的分子机制(Xu,Liu等。, 2004
). 然而,SARS-CoV棘突蛋白融合核心的详细结构尚不清楚。
我们以前的研究表明,来自SARS-CoV棘突蛋白的HR1和HR2复合物也形成了典型的稳定三聚体α-螺旋束(Xu,Zhu等。, 2004
). 在这里,我们报道了SARS-CoV尖峰蛋白融合核心的纯化、结晶和初步晶体学研究。
2.材料和方法
2.1. SARS融合核心(2-螺旋)蛋白的表达与纯化
SARS尖峰基因是从SARS冠状病毒GZ02克隆1(基因库编号AY390556)中克隆的。使用的HR1区域来自残基900-948,HR2来自残基1145-1184。SARS 2-螺旋结构是通过一个22氨基酸连接子(LVPRGSGGSGGLEVLFQGP,单字母氨基酸编码)连接HR1区和HR2区而形成的。连接体包括凝血酶识别位点识别地点和一个典型的柔性连接器(GGSGGG)。这些构造被克隆到Nde公司我和Xho公司pET22b表达载体(Pharmacia)的I位点(由合成PCR引物引入)。通过测序验证结构,将预期质粒转化为大肠杆菌菌株BL21(DE3)活性细胞和转化子在含有100µg ml的LB琼脂平板上进行筛选−1氨苄西林。细胞在310 K下在含有100µg ml的2×YT培养基中培养−1氨苄西林。当培养密度(OD600)达到0.8,用0.2m诱导培养米IPTG并在289 K下额外生长10小时,然后收获细胞。
将细菌细胞颗粒重新悬浮在1×PBS(140 m)中米氯化钠,2.7米米KCl,10米米纳2高性能操作4,1.8米米千赫2人事军官4)并通过超声波均质。裂解液在18000下离心克在277 K下持续20分钟,将上清液加载到镍上2+–NTA柱(Qiagen),用50 ml洗涤缓冲液(1×PBS,60 m)洗涤受污染的未结合蛋白米咪唑),用洗脱缓冲液(1×PBS,500 m)洗脱目标蛋白米咪唑)。来自的样本亲和层析浓缩至0.5 ml,然后装入Superdex 75色谱柱HR10/30(法玛西亚生物技术)色谱柱,并在含有25 m米Tris–HCl pH值8.0,150 m米氯化钠。蛋白质纯度通过10%三辛SDS-PAGE测定。
2.2. 结晶
纯化的SARS 2-螺旋蛋白在结晶缓冲液(10 m)中进行透析米Tris–HCl pH 8.0,10 m米NaCl)并浓缩至10–15 mg ml−1在291 K下通过悬滴蒸汽扩散法进行结晶。将1µl蛋白质溶液与1µl贮存溶液混合,并在291℃下与200µl贮存溶液平衡混合物K.使用Crystal Screen试剂盒(Hampton Research)和内部制备的PEG 4000筛选试剂盒筛选初始结晶条件。蛋白质可以在含有PEG 4000的几种条件下结晶。通过改变沉淀剂、蛋白质浓度、缓冲液pH和添加剂,进一步优化了产生小晶体的条件。在0.1秒内可以获得质量良好的衍射晶体米乙酸钠pH 2.5,10–15%(五/五)聚乙二醇4000,0.02米精脒.4HCl。晶体在两周内出现。
2.3. 数据收集和处理
SARS 2-螺旋晶体被安装在尼龙环中,并在100K的冷氮气流中使用牛津低温系统冷流(0.1米pH 2.5,25%PEG 4000的醋酸钠作为低温保护剂。在48 kV和98 mA(CuK(K)α;λ=1.5418º),带有MAR 345成像探测器。使用DENZO公司和电子秤组件(Otwinowski&Minor,1997年
).
致谢
这项工作得到了中国科学技术部973和863项目的支持[批准号:200BA711A12、G199075600、GZ236(202/9)和2003CB514103]。
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