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Loop CD和Loop EF是猪圆环病毒2型(porcine circovirus 2,PCV2)衣壳(capsid,Cap)蛋白的重要loops结构,这些loops结构在病毒入侵、病毒与宿主细胞受体的相互作用以及随后的病毒内化等过程起到了关键性的作用。我们前期研究发现,Loop CD可以展示外源性PRRSV GP5表位多肽,该表位插入不影响PCV2病毒样颗粒(Virus like particles,VLPs)的正常体外组装,且能够诱导小鼠机体同时产生针对PCV2 Cap和GP5表位多肽的特异性抗体。Loop EF是Cap蛋白中第二大loop结构,在PCV2 Cap组装过程中起重要作用,然而目前对Loop EF的功能知之甚少。因此,本文基于前期研究基础对PCV2 loops CD与EF展示猪细小病毒1型(Porcine parvovirus 1,PPV1)VP2 B细胞线性表位的结构与功能进行研究。(1)本研究首先通过常规分子克隆技术构建Loop CD插入PPV1 VP2 B细胞线性表位B5-E1(228QQITDA233)的重组质粒(Cap-M),随后重组质粒在大肠杆菌(BL21/DE3)中表达突变体蛋白,通过电镜和间接免疫荧光实验等证实嵌合表位B5-E1的突变体蛋白可以在体外自组装成嵌合型病毒样颗粒(chimeric Virus-like particles,cVLPs)。免疫试验结果显示,cVLPs能够诱导小鼠机体产生针对PCV2 Cap蛋白和B5-E1表位的特异性IgG抗体,提示Loop CD对不同外源表位多肽(PPV1 VP2表位和PRRS GP5表位)的插入不具有选择性,而且插入外源表位可展示在cVLPs表面。结果表明Loop CD区的85GS86氨基酸序列是PCV2 Cap蛋白组装的非必需氨基酸序列,而且具有展示不同外源抗原表位的能力。(2)基于PCV2 VLPs 3D结构模拟及PCV2、PCV1和PCV3的Cap氨基酸序列的比较分析,筛选发现Loop EF的130VTKATALT137位于Cap蛋白表面,该序列相对不保守。针对该区域设计了2个突变体,即将该氨基酸序列删除(Cap-M1)以及B5-E1外源多肽表位替换该序列(Cap-M2),结果表明突变体蛋白和6×His标签均可在大肠杆菌(BL21/DE3)中正常表达,但是利用镍柱不能纯化目的突变蛋白。结果提示Loop EF 130VTKATALT137可能是PCV2 Cap蛋白结构组装的必需氨基酸序列。(3)随后利用生物信息学软件预测和筛选PCV2 Loop EF中130VTKATALT137序列可能不参与Cap蛋白组装的候选位点,即第132位赖氨酸和第133位丙氨酸,并利用候选位点尝试在capsid表面替换或插入外源表位。首先针对第132位设计2个突变体(Cap-M3和Cap-M4),即将该位点突变成不带电的丙氨酸(A)及GSGS,并且以Cap-M重组质粒为模板,将132位赖氨酸替换成B5-E1外源多肽。然后针对第133位设计3个突变体,即B5-E1外源多肽插入PCV2 Cap第132和133位氨基酸、第133和134位氨基酸之间及替换第133位氨基酸。所有重组质粒在大肠杆菌(BL21/DE3)中表达,并利用镍柱亲和层析纯化突变体蛋白,最后在体外进行VLPs组装,电镜结果显示6个突变体蛋白均可体外组装成完整的VLPs。结果表明,Loop EF中第132位赖氨酸和第133位丙氨酸的替换或插入外源多肽不影响cVLPs组装,两个位点是PCV2Cap蛋白组装的非必需氨基酸,结果显示PCV2 VLPs单个Loop EF或者与Loop CD同时展示外源抗原表位具有可行性。鉴定Loops CD和EF区氨基酸突变对PCV2 VLPs表达及组装的影响,有助于揭示两者的结构与功能,也为PCV2组装机制研究奠定基础。本研究所形成的结果也为嵌合多种外源抗原表位的PCV2 cVLPs的分子设计奠定结构信息基础,同时也为多价疫苗的研发和应用奠定基础。