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《维罗尔杂志》。1998年10月;72(10): 8124–8132.
预防性维修识别码:PMC110150型
PMID:9733853

麻疹病毒V蛋白的表达与病毒的致病性及RNA合成的控制

摘要

麻疹病毒(MV)编码的非结构蛋白包括从编辑的P mRNA翻译而来的V蛋白。V蛋白与细胞内或释放的病毒颗粒无关,最近发现对于MV在细胞培养中的传播是不必要的(H.Schneider、K.Kaelin和M.A.Billeter,《病毒学》227:314–3221997)使用基因工程重组MV(Edmonston[ED]株)过度表达V蛋白(ED-V+)或缺乏V蛋白(ED-V-),我们发现在没有V的情况下,MV特异性蛋白和RNA的累积水平高于亲本MV分子克隆(ED-tag)中的水平,然而,感染ED-V+后,人U-87胶质母细胞瘤细胞中MV特异性基因表达强烈减弱。在感染任一V突变病毒48小时后,从这些细胞释放的病毒滴度低于感染ED标签的细胞释放的病毒滴度。同样地,从棉鼠的肺组织中重新分离出感染性病毒的滴度显著降低(Sigmodon hispidus公司)与从ED-tag感染动物中分离的滴度相比,两种编辑突变体经鼻感染后的滴度。在细胞培养中,V蛋白的表达导致双转染Cos-7细胞中MV N蛋白的重新分布,表明这些蛋白形成异源复合物。通过使用两种表达为Gal4或VP16融合产物的蛋白质的双杂交方法,进一步证实了这种相互作用。此外,V蛋白有效地竞争MV N和P蛋白之间形成的复合物。这些发现表明,V蛋白可以平衡细胞培养中病毒基因产物的积累,这可能取决于它与MV N蛋白的相互作用。此外,V蛋白的表达可能有助于病毒在体内的致病性。

作为副粘病毒亚家族的成员单核糖核酸麻疹病毒(MV)具有一个非片段RNA基因组,该基因组具有六个按顺序排列的结构基因,具有负极性。整个编码区两侧是3′和5′启动子区,单个基因由保守的基因间区域分隔。除一个例外,MV基因产物由功能上为单顺反子的基因编码:既有组装所需的基因(基质[M]、融合[F]和血凝素[H]蛋白),也有基因组复制和/或病毒转录所需的蛋白(核衣壳[N]蛋白和聚合酶或大蛋白[L])。相反,与所有副粘病毒一样,编码为主要产物磷酸蛋白P(聚合酶辅因子)的基因会产生在感染细胞中可检测到的额外蛋白质。基本C蛋白(20kDa)是重叠阅读框的翻译产物()在特定的编辑位点插入单个G核苷酸后,V蛋白(46 kDa)从P mRNA翻译而来(5). 最近,在感染细胞中检测到第三种蛋白质R(46kDa),它的表达需要核糖体移码,其水平非常低(17). MV C和V蛋白均高水平表达,但仅在感染细胞中发现,而不在病毒体内(10,30). 尽管C和V的读数框高度保守(1),这些蛋白质的功能尚不清楚。它们不需要在细胞培养中繁殖,因为缺乏V或C功能的重组MV可以从克隆的cDNA中成功拯救出来,并且可以像亲本非缺陷株一样在人类293、HeLa和Vero细胞中高效繁殖(22,25).

作为P信使核糖核酸的编辑产物,V蛋白与P蛋白共享231个氨基酸末端氨基酸(aa)残基(5). 在这个区域内,酪蛋白激酶II磷酸化位点被定位为P(8),并且很可能这些也被V中的这种酶靶向,因为蛋白质也被磷酸化了(30). 此外,N的两个相互作用位点已在P蛋白中定位,其中一个位于P蛋白的氨基末端(11). 然而,MV V与N蛋白的直接相互作用尚未得到证实(18). 与所有V蛋白一样,MV V蛋白具有高度保守且富含半胱氨酸的羧基末端,与某些DNA结合蛋白的锌指结合基序相似,并与锌离子结合(19).

V蛋白在副粘病毒复制中的生物学作用尚未阐明。对于仙台病毒(SeV),体外研究表明,V蛋白与未组装的N分子结合,V蛋白依赖性抑制基因组复制,但不抑制转录(7,12). 与MV相似,一种通过编辑位点突变而消除V合成的重组SeV可从克隆的cDNA中有效拯救出来并在细胞培养中繁殖;然而,与非缺陷菌株的亲本相比,其动力学和斑块形态略有改变(15). 有趣的是,在细胞培养物感染后,SeV特异性转录物的累积水平以及小鼠中V缺陷SeV的致病性降低,表明V蛋白可能起到平衡感染细胞和体内病毒基因表达的作用。在本研究中,我们提供的证据表明,与SeV类似,MV V蛋白参与调节MV RNA,从而调节人类胶质母细胞瘤U-87细胞中的蛋白质积累。此外,棉鼠实验感染表明,过度表达V或缺乏V蛋白表达的MV致病性较低。瞬时转染研究证明,N-V复合物可能在感染细胞中形成,这可能与病毒基因表达的调节有关。

材料和方法

细胞和病毒。

将人胶质母细胞瘤U-87细胞(ATCC)和Cos-7细胞保存在含有10%热灭活胎牛血清(FCS)的最低必需培养基(MEM)中。Vero细胞保存在含有5%FCS的MEM中,U-937和BJAB细胞保存在含10%FCS的RPMI 1640中。所有细胞系均在抗生素存在下维持。对Edmonston(ED)菌株的重组MV进行基因工程,以过度表达V蛋白(ED-V+)或缺乏V蛋白(ED-V-)(分别为突变体3或1)[25])和亲本分子克隆(ED-tag[23])在Vero细胞上繁殖,产生2×10的滴度6(用于ED-tag和ED-V−)和2×105(ED-V+)。

MV蛋白和RNA分析。

在用重组MV感染指定的时间间隔后,用150μCi的TranS标签(Amersham)/ml标记U-87细胞5小时,或在隔夜感染3小时后标记,然后进行8或16小时的追踪,随后在RIPA洗涤剂(150 mM NaCl,10 mM Tris-HCl[pH7.4])中溶解,1%脱乙酰胆酸钠,1%Triton X-100,0.1%十二烷基硫酸钠,1 mM苯甲基磺酰氟),并按照标准程序进行免疫沉淀处理。免疫复合物通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,MV特异性信号通过荧光成像定量。为了进行RNA分析,使用RNeasy试剂盒,按照制造商的方案(Qiagen),从感染ED-tag、ED-V−或ED-V+的U-87细胞中制备总RNA,用甲醛-淀粉凝胶分离,用硝酸纤维素过滤器吸附,并用32针对MV N、M和H基因的P标记RNA探针(4)或者,对于控件,使用32对甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)特异的P标记DNA探针。获得的信号通过磷光成像进行量化。

棉鼠感染与病毒滴定。

棉花大鼠(近交系Cotton/NIco)从法国里昂的Iffa Credo获得。动物被保存在受控的环境条件下,并在6-8周龄时使用。对于鼻内(i.n.)感染,将MV以磷酸盐缓冲盐水(PBS)的形式给予乙醚麻醉的棉鼠,剂量不超过100μl。四(或五)天后,动物被一氧化碳窒息2取下肺并称重。用剪刀将肺组织切碎,并用玻璃匀浆器冲洗。使用Vero细胞评估连续10倍稀释的均质肺组织的感染病毒水平。7天后,用显微镜对板(48孔)的细胞病变效应进行评分。每个接种物中的病毒量表示为可感染50%接种组织培养单层的病毒量。

质粒构建物。

pSG424、pVP16AASV19N和报告基因构建G5BCAT由俄亥俄州克利夫兰的A.K.Banerjee提供。为了获得pGal-N理学硕士我/Xba公司从pEN(Bluescript-Vector)中释放I片段(覆盖除第一个密码子外的MV ED N基因的整个编码区),并连接到生态RI(通过核酸酶S1修剪钝端)/Xba公司I位于Gal4的aa 1至147的编码序列的pSG424下游和帧内的站点。通过该程序,氨基末端M被L取代。将同一片段连接到pGem载体中,在两个载体之间重建多克隆位点Sma公司I限制位点产生pGem-理学硕士我/Xba公司I-N.该Sma公司然后我的碎片被连接到生态pVP16AASV19N的RV位点上游和与VP16的aa 398至479的框内,以产生pN-VP16。添加到氨基末端的肽是AGL(取代引发剂M),连接N到VP16阅读框的连接物是LEPI。

pGem-1多克隆位点被包含限制性位点的寡核苷酸序列取代Hin公司dIII型-Pst(磅/平方英尺)我-生态RI公司-生态RV汽车-巴姆HI(高)-Nsi公司我-Xba公司我-生态RI与P-V阅读框中真实的5′末端核苷酸巴姆HI和Nsi公司I站点生成pGemP/Vstart。这个Nsi公司我/Xba公司从pEP(包含MV ED P的整个编码序列)或pEV(包含V基因)中切下I片段,并连接到pGemP/Vstart以产生pGemP/V生态RI公司/Xba公司从pGemP/V中切下I片段并连接到pSG424中,分别产生pGal-P或pGal-V。连接Gal4和P或V阅读框的连接器是EFDIGS。pP-VP16通过结扎生态pGemP的RV片段进入生态pVP16AASV19N的RV位置。通过此过程,P的20个羧基末端aa残基丢失。氨基末端连接肽为IGS。前面已经描述了pSC-N、pSC-P和pSC-V的生成(14).

转染、报告基因测定和免疫荧光染色。

按照制造商的方案(Gibco-BRL)通过脂质体转染进行瞬时转染。通常,Gal4和VP-16融合构建体各转染1μg,同时转染1微克pG5BCAT公司。在竞争实验中,竞争质粒以指示的浓度进行共转染。转染后40 h收集细胞,通过反复冻融进行裂解,并使用10μg总蛋白提取物进行标准氯霉素乙酰转移酶分析。

在共定位研究中,将Cos-7细胞接种在盖玻片上并转染pSC-N(14)或pSC-V(每个10μg)。40小时后,将细胞固定并渗透(PBS–3.5%多聚甲醛,然后用PBS–0.25%Triton X-100处理),然后用单克隆抗N抗体或兔抗V单特异性血清对C末端结构域进行MV抗原染色。使用针对MV N蛋白的单克隆抗体,在固定渗透后指示的时间间隔内感染ED-tag、ED-V−或ED-V+后,测定MV特异性蛋白的表达。

结果

细胞培养中V蛋白表达对MV感染的影响。

使用从克隆cDNA中拯救的标准MV基因组病毒(ED-tag)分析V蛋白在MV复制中的作用(23)及其衍生物,其中V蛋白的表达通过单核苷酸交换(ED-V−)被消除,或通过在原始编辑站点中添加三个核苷酸(ED-V+)而显著增强(25). 通过后一种操作,一种额外的氨基酸被引入V和P蛋白阅读框。在感染U-87胶质母细胞瘤细胞后,通过Western blot分析确定与V蛋白积累有关的突变病毒的表型(图。(图1a)。1a) ●●●●。为了确定感染ED-V+的U-87细胞中V蛋白的增强积累是否基于该蛋白在ED-tag感染细胞中的较高周转率,将U-87细胞感染ED-tag(感染多重性[MOI]为0.5)或ED-V+(MOI为5)(出于以下所述原因使用不同的MOI)16小时,标记3小时,随后分别追赶8或16小时(图。(图1b)。1b) ●●●●。根据8小时追踪后获得的值,发现感染ED-V+的U-87细胞中N和V蛋白的半衰期(分别为4.5和5.5小时)与亲代ED-tag的半衰周期(两种蛋白的半衰期均为7.5小时)相似,甚至更短。因此,ED-V+感染细胞中V积累增加显然不是由于该蛋白的异常稳定性。

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人类胶质母细胞瘤U-87细胞感染后ED-tag、ED-V−和ED-V+的表型特征、细胞病变效应和病毒释放滴度(MOI为0.1)。(a) 每次40小时采集细胞提取物,并将N蛋白的表达调整为与Western blotting(1到3道)定义的类似数量。然后使用相同的裂解液量检测V蛋白表达(通道4至6)。(b) 将U-87细胞感染ED-tag(MOI为0.5)或ED-V+(MOI值为5)16 h,并标记3 h,然后立即采集(第1和第4道)或追逐8 h、(第2和第5道)或16 h(第3和第6道)。使用单克隆MV N特异性抗体或V特异性血清进行免疫沉淀,并通过磷光成像定量相应信号。(c至e)感染ED-tag(c)、ED-V−(d)或ED-V+(e)24小时p.i.(f)感染ED-tag、ED-V-或ED-V+24或48小时的U-87细胞的上清液通过标准菌斑分析滴定两次。所示值是三个独立实验的平均值。

在用ED-tag、ED-V−或ED-V+感染U-87细胞后(MOI为0.1),24小时后观察到细胞病变效应的发展差异。感染ED-V–的U-87细胞中合胞体的形成显著增强(图。(图1d)1d) 与感染ED-tag的细胞相比(图。(图1c),1c) 而在感染ED-V+的培养物中,细胞病变效应不太明显(图。(图1e)。1e) ●●●●。在感染不同病毒(未显示)的淋巴母细胞B细胞(BJAB)或单核细胞(U-937)中获得了关于合胞体形成的类似结果。在感染后期,感染ED-V−的U-87细胞比感染ED标签的细胞更早解体,而ED-V+-受感染的培养物存活时间更长(未显示)。感染ED-tag和ED-V−的U-87细胞在感染后24小时释放的感染病毒滴度相似,而ED-V+感染后的滴度始终较低(图。(图1f)。1f) ●●●●。48小时后,缺乏或过度表达V蛋白的MV产生的感染性MV滴度低于亲本的ED-tag(图。(图11f) ●●●●。

感染ED-tag、ED-V−或ED-V+的U-87细胞中MV特异性蛋白的表达。

U-87细胞感染ED-tag、ED-V−或ED-V+(MOI为0.1),并在18 h后通过间接免疫荧光染色分析MV N蛋白的表达(图。(图2a2a至c)或24小时(图。(图2d2d至f)。18小时后,病毒之间表达N蛋白的细胞数量或细胞内积累水平(由平均荧光强度表示)没有显著差异。相反,在感染后24小时(p.i.),感染ED-tag或ED-V−的U-87细胞中感染细胞的数量较高(图。(图2d2d和e)比感染ED-V+的细胞(图。(图2f)。2f) ●●●●。此外,ED-V感染的U-87细胞中的N蛋白水平显著增加(图。(图2e),2e) 表明V蛋白的缺失或过度表达分别与病毒特异性蛋白的增加或限制积累有关。为了评估MV蛋白合成,在感染0.5倍ED-tag的MOI后13或27小时,对U-87细胞进行代谢标记(图。(图3,,车道1至4)或ED-V−(图。(图3,和病毒特异性蛋白用多克隆抗MV超免疫血清从细胞裂解液中免疫沉淀(图。(图3,1、2、5和6道)或P-单特异性血清(图。(图3,,车道3、4、7和8)。P特异性抗血清也能在ED-tag感染的U-87细胞的提取物中沉淀V蛋白(图。(图3,,车道4)。定量结果显示,感染32小时后,感染ED-V−的细胞中MV N和P蛋白合成的增加是感染ED-tag的细胞的10倍。感染ED-V的细胞中H蛋白合成的增加大约是感染ED-tag的细胞的五倍。这表明通过免疫荧光染色观察到的MV特异性蛋白的稳态水平较高(图。(图2d2d到f)是由于较高的病毒特异性蛋白合成速率。

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定量分析感染ED-tag(a和d)、ED-V−(b和e)或ED-V+(c和f)18(a到c)或24(d到f)h的U-87细胞(MOI为0.1)中MV N蛋白的表达。在每个面板中,显示平均荧光强度(MFI)和N蛋白染色的细胞百分比。作为阴性对照,用MVN-特异性抗体对未感染的U-87细胞进行染色。

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在用MV高免疫血清沉淀全细胞裂解物(第1、2、5和6道)后,分析感染0.5μMOI的U-87细胞中的MV特异性蛋白合成,其中ED-tag(第1至4道)或ED-V−(第5至8道)感染18小时(第1,3,5和7道)或32小时(第2、4、6和8道)(每个细胞包括5小时标记期)或P特异性抗血清(3、4、7、8道)。MV N、P和H特异性信号通过荧光成像进行定量。

感染ED-tag、ED-V−或ED-V+的U-87细胞中MV特异性转录物的积累。

用ED-tag、ED-V−或ED-V+(MOI为0.1)感染U-87细胞,并在18和24小时内获得细胞总RNA(图。(图4a)4a) 然后使用N(顶部)和H(底部)特异性RNA探针分析MV特异性转录物的积累。通过使用GAPDH特异性探针(未显示)控制RNA浓度。早在18小时p.i.,感染ED-V−的细胞中N特异性转录物的积累水平高于感染ED-tag的细胞,并且在感染ED-V+的U-87细胞中几乎检测不到N特异性的转录物(h特异性信号无法可靠量化)。同样,在24小时p.i.时,与感染ED-tag的细胞相比,感染ED-V+的细胞中N特异性mRNA的积累水平明显较低,而感染ED-V的细胞中的积累水平较高。定量结果表明,感染ED-tag或ED-V−24小时后,H特异性信号相似(图。(图4a)。4a) ●●●●。有趣的是,ED-V−(N/H比率为7.3%)中H特异性转录物的相对量高于ED-tag感染细胞(N/H比例为5.1%)。在感染ED-V+的U-87细胞中几乎检测不到H特异性信号,因此无法可靠地量化。这同样适用于负意义基因组转录物的信号,它们总是低于我们的检测水平。与抗原RNA对应的信号只有在感染ED-tag和ED-V-后24或32小时才能检测到,而在感染ED-V+的U-87细胞中几乎看不到(图。(图4b)。4b) ●●●●。

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(a) 使用MV N-和h-特异性对在0.1 MOI下用ED标签、ED-V-或ED-V+感染18或24小时的U-87细胞分离的总RNA进行Northern印迹分析32P标记的核糖探针。通过磷光成像对信号进行量化后获得的值会显示出来(单位为千)。ni,未感染;nd,不可检测。(b) 通过使用一种新的病毒抗原转录物,分析感染ED-tag、ED-V−或ED-V+(MOI为0.1)24或32小时的U-87细胞的总RNA,以检测MV抗原转录物的表达32P标记的N特异性核糖探针。显示磷光成像后获得的值(单位:千)。(c) 用ED-tag(MOI为1)、ED-V−(MOI=0.5)或ED-V+(MOI=5)感染U-87细胞,18小时后采集总RNA,并用免疫组化方法分析MV N-、M-和h-特异性mRNA以及细胞GAPDH的积累32P标记的核糖探针。等量GAPDH归一化后显示信号值(单位:千)(ED-tag-的系数为1.0,ED-V+-的系数是0.48,ED-V感染细胞的系数是0.89)。对于单个感染,N mRNA表达设置为100%,相应M或H特异性信号的值表示为相对于N表达的百分比。这些值是根据计数确定的,并不反映单个转录本的拷贝数。

为了确定是否会对转录梯度产生影响,U-87细胞感染了ED-tag(MOI为1)、ED-V−(MOI=0.5)或ED-V+(MOI/5)(使用不同的MOI来解释N特异性转录物总积累水平的差异[图。4a] ),并在18小时后分析MV N-、M-和H-特异性单顺反子转录物的表达(图。(图4c)。4c) ●●●●。所获得的信号被标准化为相应的负载控制(GAPDH)的信号。从M和H特异性信号的计数与每个相应的N特异性信号计数的比率可以看出,与ED-tag感染相比,ED-V感染后mRNA表达梯度的极性较小,这也低于ED-V+感染后的极性(图。(图4c)。4c) ●●●●。这种效应对H特异性转录物的积累最为显著,其中ED-V−(N/H比率为8.1%)的表达水平比ED-V+感染的U-87细胞(N/H比例为2.8%)的高约50%,比ED-tag感染的细胞(N/H比率为5.4%)的低约50%。这些发现表明,在高水平V蛋白存在的情况下,不仅病毒RNA合成总体减少,而且MV特异性mRNA的梯度斜率比亲代ED-tag陡峭,而在缺乏V蛋白的情况下观察到相反的效果。

具有改变的V蛋白表达的重组MV在体内被减毒。

由于MV复制中的细胞内阻滞,小鼠和大鼠(CD46转基因或其非转基因同胞)[13,21])对实验性外周MV感染不敏感。我们最近在棉鼠身上采用了一种实验模型(Sigmodon hispidus公司)其中MV在感染后第4天和第5天在肺组织中生长到最高滴度(20). 棉鼠腹腔接种10只5在4天和5天后,获取ED-tag、ED-V−或ED-V+的PFU和肺组织,以进行病毒滴定。在p.i.第4天,从感染编辑突变株的动物中分离出的感染病毒滴度低于感染亲本菌株的动物。在p.i.第5天,从感染ED-V+的动物中拯救感染病毒的尝试失败,ED-V−的产量仍然低于从感染ED-tag的动物中获得的产量(图。(图5)。5). 因此,在组织培养中(图。(图1e),1e) V蛋白的缺失和过度表达都与体内感染病毒滴度的降低有关。

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感染病毒的剂量(50%组织培养感染剂量[TCID50])感染ED-tag、ED-V−或ED-V+后4天和5天,每克棉鼠肺组织。所示滴度是每六只动物的平均值,并通过标准斑块技术进行测定。

V蛋白与N蛋白形成复合物。

为了研究MV核糖核蛋白组分与V的相互作用,在Cos-7细胞中瞬时转染pSC-N和pSC-V(其中N和V蛋白的表达由巨细胞病毒启动子驱动)后,分析了N和V蛋白质的亚细胞分布。当单独表达时,N蛋白在大的聚集体中发现,主要在细胞核中,在细胞质中的程度较小(图。(图6a),6a) 而V蛋白在细胞内均匀分布(图。(图6b)。6b) ●●●●。与V共表达后,N蛋白聚集体显著减少,蛋白主要定位于细胞质,而单个表达N蛋白(而非V)的细胞保持核衣壳样结构(图。(图6c6c和d)。因此,在Cos-7细胞中与V共表达时N蛋白的重新分布表明这些蛋白之间存在物理相互作用。为了证实这一点,我们将框架中MV N、P和V蛋白的编码序列以羧基末端融合到Gal4的DNA结合域(生成pGalN和pGalV)或以氨基末端融合到VP16的反式激活域(生成P NVP16和pPVP16),如图所示。图7a。7a.瞬时转染后通过免疫荧光染色控制融合蛋白的表达(未显示)。用融合构建物和pG转染U-87细胞5BCAT报告质粒,报告基因只有在Gal4-VP16杂交反式激活子重组后才能激活。单独转染融合构建物(有或无异源亲本融合载体,即pGal4或pAASVVP16)均未诱导报告基因激活,pGal4+pAASVVPN16的联合转染也未诱导报告蛋白基因激活(未显示)。正如预期的那样,在共转染pGalN和pPVP16后观察到高水平的报告基因激活(图。(图7b)。7b) ●●●●。pGalV与MV-N融合结构的共转染证实了N-V复合物的形成(图。(图7b)。7b) ●●●●。在该系统中仅可重复观察到P和V之间非常微弱的相互作用(未显示)。为了测试在P蛋白存在的情况下是否也会形成N-V复合物,用表达为融合蛋白的两个相互作用的伴侣(GalN、PVP16或GalV)和由巨细胞病毒启动子表达的第三个蛋白(pSC-V或pSC-P)进行三重转染。作为对照,使用空载体质粒(pCMV)。虽然pCMV的共转染仅在较小程度上干扰了N-P和N-V复合物的形成,但N-P复合物对V(来自pSC-V)的共表达非常敏感,正如N-V复合体对P蛋白的共表达一样(来自pSC-P)(图。(图7b)。7b) ●●●●。为了了解V和P对N的相对亲和力,滴定了添加到N-P或N-V复合物中的竞争质粒的数量(图。(图7c)。7c) ●●●●。N-V复合体(图。(图7c)7c) 对V和P的竞争同样敏感,而需要比pSC-P稍高的pSC-V才能干扰N-P复合物的形成(图。(图7c,7c、 上部)。

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用pSC-N(a)、pSC-V(b)、pSC-N和pSC-V-(c和d)转染Cos-7细胞,并用单克隆抗N(a和c)或多克隆抗V(b和d)血清染色。在面板c和d中,显示了双转染pSC-N和pSC-V的培养物的同一区域,其中V蛋白由异硫氰酸荧光素偶联二级抗体检测,因此,对于N蛋白检测,必须应用产生红色染色的二级抗体(与藻红蛋白偶联)。注意,在双重转染后,在不表达V的细胞中(面板c和d,右上角),N蛋白保留其点状分布。

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(a) MV N、P或V编码序列融合到Gal4的DNA结合域或VP16的反式激活域的示意图。(b) 质粒构建物以双重(GalN-PVP16或GalV-NVP16)或与5μg非特异性(pCMV)或特异性(pSC-V或pSC-P)竞争质粒一起转染到U-87细胞中,并与指示质粒一起进行三次检测。(c) 将GalP-NVP16或GalV-NVP16与pSC-P或pSC-V(在指定浓度下)以及报告质粒共转染后进行滴定。对于面板b和面板c中显示的结果,在48小时后收集裂解物,并测定氯霉素乙酰转移酶(CAT)活性。值是两个独立实验的平均值。

讨论

非结构蛋白在家族病毒复制中的作用单核糖核酸仍然未知。大多数副粘病毒编辑二读框的事实表明,这些蛋白质对病毒在体内的复制至关重要。对于MV,V阅读框显示了高度的序列保守性这一发现进一步支持了这一假设(1),即使在持续感染中也会保留(10). 然而,也很明显,V蛋白的功能对于细胞培养中的病毒复制是不必要的,因为MV编辑突变体,无论是否过度表达或缺乏V蛋白,都已从克隆cDNA中成功拯救出来,并且可以正常繁殖(25). 为了进一步分析V蛋白的作用,我们比较了一个标准MV(ED)(从克隆cDNA中拯救出来)和两个编辑变体的复制。在ED-V+中,将CCC拉伸插入编辑区(模板链中),从而向P和V蛋白中添加1 aa。为了遵守六的规则,在H到L基因间区删除了三个核苷酸。已发现重组病毒过度表达V蛋白(25)(图。(图1a)。1a) ●●●●。脉冲期实验表明,ED-V+感染后V蛋白的高积累水平可能是由于V蛋白合成速率的提高,而不是如之前所述的该蛋白的异常稳定性所致(25)(图。(图1b)。1b) ●●●●。ED-V−中的V蛋白表达已被编辑序列中尿苷替换为胞苷而消除(同样在模板链中)。如SeV所述(9,15),编辑过程的取消并没有导致P蛋白的积累水平显著提高(参考25以及我们自己的观察结果)。

我们现在表明,V蛋白的存在会影响细胞培养中MV基因的表达,因为V表达缺陷的编辑突变比亲本菌株更快地积累病毒mRNA和蛋白质,而在U-87细胞中MV过度表达V的转录显著减弱(图。(图4a4a和c)。一般来说,V过表达(ED-V+)的影响比在没有V的情况下观察到的影响更为显著。因为非结构蛋白V仅在初级转录后合成,其表达峰值在16h p.i(30),很可能是次要而非主要MV RNA合成受到影响。V蛋白过度表达或缺乏对抗原RNA复制的影响与对总转录的影响相似。这些数据不允许我们确定V介导的控制是否主要影响基因组复制(如抗原RNA的积累所揭示的那样),这将降低转录模板的数量,或仅影响单顺反子mRNA的转录,而这反过来又会降低基因组复制的速率。然而,由于单顺反子mRNA沿基因组的积累明显对V的缺失或过度表达敏感,转录很可能受到直接影响(图。(图4c)。4c) ●●●●。SeV V−变体的观察结果(15)表明V的主要作用是影响转录,而使用混合细胞提取物的体外研究反式-补充V表明SeV缺陷干扰粒子基因组的复制受损,但转录未受损(7,12). 正如后面的研究所预测的那样,V中P蛋白N末端结构域的存在应能使其与L以类似于P蛋白的方式相互作用(7)但这种相互作用尚未得到实验验证。另一方面,SeV V蛋白已被证明与N蛋白相互作用,但与组装成核衣壳的N没有相互作用,这证实了V与核衣壳结构没有相互作用(12).

当单独表达时,大部分MV N蛋白定位于核室,主要是大聚集体(14),尽管我们也在细胞质中观察到一些较小的聚集体(图。(图6)。6). V的共表达明显与N的再分配有关,表明蛋白质相互作用。我们在U-87细胞中的双杂交方法进一步支持了这一解释,该方法揭示了N-V复合物的形成,V蛋白甚至与N-P复合物竞争(图。(图7b7b和c)。位于P的aa 204和321内的一个结构域被发现对N在细胞质中的滞留至关重要(14),并且该域仅与V读取帧部分重叠。因此,V的N蛋白相互作用域必须定位在aa 204和231之间,或者必须涉及位于氨基末端更上游的额外域。事实上,对几种副粘病毒和杆状病毒的研究证实,P对N有两个结合位点,一个在氨基末端,另一个在羧基末端(2,6,24,27). 在瞬时转染试验中,缺失aa 2至204的MV P蛋白在细胞质中保留N蛋白的效率低于全长P蛋白(14)最近,一种双杂交方法显示,P蛋白的氨基末端缺失导致N蛋白相互作用的显著损失(11). 这些结果和我们的发现强烈表明,对于MV,P和V蛋白的氨基末端结构域可以与N蛋白结合。由于R蛋白还含有P和V的氨基末端结构域,因此可以预测其与N蛋白的相互作用。然而,由于这种蛋白质只在非常低的水平上表达(17)这种相互作用可能不具有功能重要性。

与这些发现相反,当表达为谷胱甘肽时,MV V蛋白与N蛋白没有相互作用S公司-酵母双杂交系统中的转移酶融合蛋白(18). 对这种差异最可能的解释是,在这些研究中使用了不同的细胞系统。虽然未直接测定,但V对MV复制的影响也可能取决于细胞类型。然而,在U-87中,MV蛋白积累水平和病毒产生量的V依赖性差异非常明显(图。(图1f1f和和2),2)、BJAB和U-937细胞(未显示),这些差异在Vero细胞中不太明显,在Vero细胞中没有观察到感染性病毒释放滴度的差异(25). 有趣的是,发现了SeV的V−表型的细胞型依赖性,这已被初步归因于V与细胞蛋白的相互作用,这将改变其活性(15). 在这方面,有趣的是,到目前为止,未经鉴定的宿主细胞蛋白已被证明与MV V蛋白相互作用(18).

我们的数据清楚地表明,MV编辑突变体的复制不仅在细胞培养中减弱,而且在棉花大鼠经i.n.感染后也减弱,从肺组织中恢复的低滴度表明了这一点(图。(图5)。5). 最近使用SeV进行了类似的观察,其中V蛋白的表达被编辑位点的突变完全消除,类似于我们的ED-V−变体(15). 在单周期复制条件下和多轮复制条件下,发现SeV V−的生长速度略快于亲代无缺陷病毒,并且还发现斑块形态发生改变,细胞致病性增加。与ED-V−相似,感染SeV V-−后观察到病毒蛋白合成增加,这是由于病毒mRNA转录增加所致。此外,还描述了引入SeV V−的外源基因的增强表达(31). 当接种到小鼠体内时,V−变体的致病性比亲本菌株低得多,并且不会在上皮细胞中传播,从肺部获得的病毒滴度显著降低。使用另一个仅编码V(V)氨基末端一半而非V特异性羧基末端一半的突变体ΔC),V蛋白的致病性决定簇被定位到其羧基末端(16). 然而,值得注意的是,这种特殊的突变体VΔC与SeV的天然编辑产物W蛋白有很大同源性,MV中没有相应的蛋白(29). 因此,P的氨基末端半体的存在或过度表达可能对SeV和MV的致病性有不同的影响。

缺乏V蛋白的SeV和MV在体内均被减弱(图。(图5)5) (15). 从细胞培养的观察结果可以明显看出,病毒mRNA和/或蛋白质的合成增加可能不会被感染细胞很好地耐受,因为它们的细胞致病性增强。在体内,这可能有助于在有效组装和释放病毒之前快速破坏宿主细胞。ED-V+表型的减弱很可能是由于病毒转录物和蛋白质水平的强烈降低(图。(图22和4),4)可能会阻止体内有效传播。这种细胞内基因表达减弱是否会使过度表达V的病毒倾向于建立持续感染,尚待研究。然而,编辑位点插入和3′-非翻译H区缺失之间的核苷酸相移可能对ED-V+的表型产生额外影响。

MV转录的减弱是MV与体外神经细胞之间的主要相互作用以及病毒在自然感染和实验感染后在中枢神经系统中持续存在的一个关键特征(有关综述,请参阅参考文献26). 到目前为止,尽管在持续感染MV的细胞培养物中有V蛋白表达的记录(3a年,10),其相对于其他病毒蛋白的表达水平尚未得到特别关注。一种仓鼠嗜神经性MV株(HNT)的P mRNA编辑发生改变;然而,在溶解性感染和持续性感染中都发现了大量未经编辑的P转录物(28). 因此,研究啮齿动物实验性脑感染中MV编辑突变体的致病潜力将是一件有趣的事情。

致谢

我们感谢Bert Rima的有益讨论,感谢Ute Brinckmann提供未发表的意见。

财政支持由德意志联邦基金会、联邦科技部、威康信托基金会和瑞士国家基金会提供。

参考文献

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文章来自病毒学杂志由以下人员提供美国微生物学会(ASM)