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流行性感冒病毒,简称流感病毒,是一种具有广泛宿主范围的人畜共患传染病病原,它属于正粘病毒科,流感病毒属。流感是由流感病毒引起的、流行于人群和多种动物中的急性、高度传染性疾病,在世界各地常会有周期性的大流行,造成巨大的人力和物力损失。 为了减少或避免流感流行带来的巨大损失,人类从上个世纪初就开始研究流感病毒,包括流行病学、基因组学和相关蛋白的结构功能学研究等。流感病毒相关蛋白的结构与功能研究,为抗流感病毒药物筛选提供了坚实的理论基础。本论文以NS2蛋白和新发现的神经氨酸新亚型N10为研究对象,对这两种蛋白的结构和功能开展研究。 NS2蛋白是A型流感病毒第8个RNA片段编码的分子量为14KD左右的蛋白。已有的研究发现NS2在病毒vRNP出核和病毒RNA复制等方面起着重要作用。此外,NS2是否还有其它的功能,是本论文研究的一个关注点。本文用酵母双杂交技术,从人肾文库中筛选到与NS2相互作用的一个蛋白PSMB4,此蛋白为蛋白酶体的一个亚基。用GST-pulldown、Co-IP、激光共聚焦等多种实验方法验证了NS2与蛋白酶体及其亚基PSMB4的胞外与胞内的相互作用,为后续研究打下了基础。对NS2与蛋白酶体亚基相互作用所蕴含的生物学意义,本研究发现NS2通过与蛋白酶体亚基PSMB4相互作用下调蛋白酶体的活性,并且影响NF-κB信号通路的正常运行,同时,运用细胞因子芯片高通量筛选技术,发现NS2对在该信号通路控制下的许多炎症因子的释放有下调效应。本研究揭示了NS2另一不为人知的功能,即NS2通过与蛋白酶体相互作用并下调其功能,对冲病毒感染细胞时产生的“细胞因子风暴”,从而使病毒顺利进行复制生活周期。 NS2单抗的缺少,给流感病毒NS2蛋白的研究带来一定困难。在NS2单一抗原免疫原性弱的情况下,本论文用GST-NS2融合蛋白形式免疫小鼠,经过多次免疫小鼠和标准程序制备单克隆抗体,通过western blot、Biacore、免疫共沉淀及免疫荧光等方法鉴定出13株抗NS2的单克隆抗体,为后续NS2结构与功能的研究提供了基础。 目前,已有学者解析了NS2蛋白C端的结构,对其N端和全长蛋白结构迄今都未得到阐明。在流感病毒复制周期里,NS2与各种宿主细胞蛋白如Crm1等以及病毒蛋白M1相互作用,发挥重要作用,所以有必要研究清楚NS2的全长结构。本研究在序列比对分析的基础上,选择并纯化了三种亚型流感病毒(H5N1、H5N2和09H1N1)的NS2蛋白,进行了大量蛋白晶体筛选。同时作为NS2结构研究的一部分,还开展了NS2蛋白与宿主蛋白的复合物结构探索,以及NS2抗原抗体复合物结构的尝试,以期从多方面入手解析NS2全长蛋白的精细结构。此外,本论文也对NS2蛋白的理化性质进行了初步性探索。 NA是A型流感病毒分型的两个抗原依据之一,在流感病毒复制生活周期中起到切断出芽位置细胞膜糖链末端的唾液酸,使新生病毒粒子能够顺利释放的重要功能,因此成为治疗流感药物研究的一个重要靶点。2012年,SuxiangTong等在PNAS上发表文章宣布从危地马拉黄肩蝙蝠身上鉴定出一种新型A型流感病毒,这种病毒的HA和NA都与现在已知的亚型显著不同,因此被命名为H17N10。神经氨酸酶新亚型N10是本论文的另一研究对象。本论文利用昆虫细胞真核表达系统,大量表达和纯化了N10头部区蛋白,进行了一系列条件的晶体筛选,并且同时进行了N10酶活测定,结果发现N10没有唾液酸水解酶活性。随后我们成功地解析了N10蛋白晶体结构的成功,初步从结构上解释了N10没有唾液酸水解酶活性的原因,为H17N10流感病毒的后续研究提供了一定参考和理论基础。