副黏病毒V蛋白抗干扰素作用的研究进展

摘　要：副黏病毒的V蛋白是结构蛋白P基因内使用不同的阅读框编码产生的一种非结构蛋白，具有抗干扰素(IFN)的作用。副黏病毒科不同成员间V蛋白的产生机制不同，国内外利用反向遗传、RNA干扰等技术缺失或抑制V蛋白，通过检测IFN产生及作用通路上关键蛋白的变化情况研究其抗IFN作用机制，发现副黏病毒V蛋白既可直接阻止IFN产生，也可阻断IFN抗病毒JAK/STAT作用通路。文章对副黏病毒V蛋白、干扰素的产生及其抗病毒作用机制，特别是V蛋白抗IFN作用的研究进展及应用前景做一综述。

关键词：副黏病毒；V蛋白；干扰素

副黏病毒科分为肺病毒亚科和副黏病毒亚科，病毒基因组为单股负链RNA，可引起禽类和哺乳动物的多种疾病。副黏病毒亚科包括腮腺炎病毒(Mumpsvirus，MuV)、麻疹病毒(Measles virus，MV)和新城疫病毒(Newcastle diseasevirus，NDV)等，病毒基因组编码RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNApolymerase，L)、磷蛋白(phosphate protein，P)、血凝素神经氨酸酶(haemagglutininneuraminidase proteinHN)、细胞融合蛋白(fusionprotein，F)、核衣壳蛋白(nucleocapsidprotein，Np)和膜蛋白(Matrix，M)等6种～7种结构蛋白以及P基因编辑产生的一种到几种非结构蛋白如V、W蛋白等。研究发现，大多数副黏病毒感染宿主细胞时可启动干扰素(interferon，IFN)产生信号，诱导大量IFN产生，进而产生抗病毒蛋白抑制病毒增殖，与此同时，病毒也编码V蛋白等多种蛋白阻止IFN的抗病毒作用。非结构蛋白V蛋白具有明显的IFN颉颃作用，它可直接作用于IFN产生通路阻止Ⅰ型IFN的合成，也可降解或磷酸化IFN抗病毒作用信号传导通路上的信号转导活化转录子(STATs)，或同时作用于这两个通路，从而阻止IFN抗病毒作用的Janus激酶/信号转导活化转录子(JAK/STAT)通路中抗病毒蛋白的产生，对抗机体的先天性免疫系统，从而建立对宿主细胞的感染。

1　V蛋白产生

副黏病毒的V蛋白是由P基因编码产生的非结构蛋白，只存在于感染细胞中。V蛋白的C末端区域有7个半胱氨酸区域，可与两个锌原子结合，形成锌指序列，在副黏病毒之间是高度保守的，有50%的相似的氨基酸序列，是V蛋白抗干扰素、诱导细胞凋亡等功能的决定区域。副黏病毒V蛋白具有与P、W蛋白共同的独特的N末端区域和高度保守的C末端区域。所有副黏病毒亚科成员均表达V蛋白，编码方式不尽相同，NDV通过在其P基因第484位保守的编辑位点上插入一个鸟嘌呤核苷酸(G)致使阅读框后移一位产生V蛋白，插入两个G则产生W蛋白。仙台病毒(Sendaivirus，SeV)和MV与 NDV的产生形式相似，而猿病毒5型(Simian virus 5，SV5)和MuV的产生则主要采取插入2个G碱基的形式产生V蛋白。

2　干扰素及其抗病毒机制

2.1　干扰素的产生

IFN是机体天然免疫的重要细胞因子，分为Ⅰ型和Ⅱ型两大类，Ⅰ型IFN包含IFN-α、IFN-β的多个亚型，Ⅱ型IFN只有IFN-γ。Ⅰ型IFN是重要的抗病毒因子，它既可由病毒入侵诱导产生，也可以由双链RNA(dsRNA)诱导产生。副黏病毒诱导IFN产生机制和其他病毒一样通过细胞内的2个Caspase募集区域(CARD)的dsRNA识别蛋白-RIG-I和MDA-5来识别病毒复制过程中产生的dsRNA并相互作用，激活下游的活化激酶转录因子复合体(nuclearfactor kappa B，NF-κB)和IFN转录调节因子3(IFN regulatory factor3，IRF3)；dsRNA通过Toll样受体3(Toll-like receptor3，TLR3)专一性的识别细胞外dsRNA，通过细胞膜上的Toll样受体相关的干扰素活化子(TRIF)激活激酶TBK1从而激活IRF3诱导Ⅰ型IFN产生。病毒和TLR3诱导IFN产生通路都可激活IFNβ必要的启动子NF-kB和IRF3。在其他TLRs的信号传导过程中也存在NF-kB的激活，IRF3的激活则特定发生于以TRIF为受体的TLRs，如TLR3和Toll样受体4(Toll-likereceptor 4，TLR4)。Edelmann KH等通过TLR3抑制或构建TLR3缺失株证明，缺失TLR3并没有改变IFN抗病毒通路及削弱宿主产生适应性抗体，说明TLR3与病毒通路是相互独立的。

2.2　干扰素抗病毒作用通路

Ⅰ型IFN诱导的抗病毒蛋白基因的活化与表达是宿主细胞抵抗病毒入侵的第一道防线。IFN本身并没有直接杀灭病毒的作用，而是通过旁分泌或者自分泌的方式与表达于细胞表面的Ⅰ型IFN特异性受体基因IFNAR-1和IFNAR-2结合，使其二聚体化，进而引起STAT等的磷酸化，激活JAK/STAT信号途径诱导细胞产生抗病毒蛋白，即IFN激活基因(IFN-stimulatedgenes，ISG)的产物(效应蛋白)，包括2′-5′-寡腺苷酸合成酶、蛋白激酶和Mx蛋白等，使机体一方面迅速清除病毒，另一方面使未受到感染的细胞处于抗病毒的防御状态。

3　V蛋白抗干扰素作用机制

副黏病毒V蛋白发挥抗IFN作用通过直接抑制IFN的产生和阻断IFN产生抗病毒蛋白两条途径，其中阻断IFN产生抗病毒蛋白的机制研究的比较清楚，而对于V蛋白直接抑制IFN的生成通路的机制目前已有初步研究，但具体调控机制还需要进一步探讨。

3.1　V蛋白抑制β干扰素生成

V蛋白抗IFN机制之一就是通过直接阻断IFN-β生成的信号通路中上游的MDA-5，IRF-3等来颉颃IFN-β生成。HeB等研究发现，在不分泌IFN的Vero细胞上，SV5和缺少V蛋白C末端特殊结构区域的重组病毒rSV5VdeltaC都可在Vero细胞上大量增殖形成大的噬斑，两种病毒增殖情况和产生细胞病变没有明显差别，而在正常产生IFN的BHK和CV-1细胞上，rSV5VdeltaC的感染仅能形成小噬斑，说明缺少V蛋白C末端特殊结构区域的rSV5VdeltaC的增殖被干扰素抑制，而SV5可引起比rSV5VdeltaC广泛的细胞病变，说明SV5V蛋白具有颉颃IFN的作用，C末端特殊结构区域在此作用中起关键作用。IRF-3磷酸化后形成二聚体从细胞质转移到细胞核中是引起IFNβ基因转录的关键，研究发现SV5感染细胞中IRF-3主要聚积在细胞质，而rSV5VdeltaC感染细胞上IRF-3则存在于细胞核，从IRF-3的异常表达发现，SV5的V蛋白可作用于IFN产生通路上的IRF-3而直接抑制IFN生成，在小鼠试验上也得到同样的结果。MeganL S等发现在不表达TLR3的293细胞上，尼帕病毒(Nipah virus，NpV)V，W蛋白表达质粒都能阻止SeV病毒诱导的IFN生成，有趣的是V蛋白质粒主要积聚在细胞质，而W蛋白质粒则主要在细胞核，如果在细胞中转入TLR3表达质粒，W蛋白可抑制双链RNA诱导的IFN生成，V蛋白不起作用，说明细胞质中的V蛋白只能抑制病毒诱导的IFN生成，而W蛋白则能同时抑制dsRNA和病毒诱导的IFN生成的信号通路。人副流感病毒2型(Humanparainfluenza virus type 2，HPIV2)和SeVV蛋白都可抑制病毒或dsRNA诱导的IFN-β生成，C末端半胱氨酸富集区域在此作用中发挥关键作用。HPIV2、SeV、MV和亨德拉病毒(Hendravirus，HeV)的V蛋白是通过直接抑制IRF3上游通路上MDA-5的表达来抑制IFN-β生成的。

3.2　V蛋白阻断干扰素抗病毒作用通路

V蛋白作用IFN抗病毒作用通路的研究是目前研究比较清楚的，JAK/STAT信号通路上的STATs蛋白是V蛋白的主要靶蛋白，不同成员V蛋白作用方式不同。

3.2.1　降解STAT1　Huang Zhu-hui等应用反向遗传技术构建NDVV蛋白的表达缺失株，结果与野生型毒株相比，重组病毒在鸡胚成纤维细胞(CEF)上的增殖受到了抑制，重组病毒V蛋白C末端结构域的瞬时表达能显著促进重组NDV增殖，而在不分泌IFN的Vero细胞上重组NDV增殖不受影响，证明NDV的V蛋白具有颉颃IFN的作用，研究发现，NDV的V蛋白通过降解STAT1来颉颃IFN-α的抗病毒作用，SV5的V蛋白也可直接降解STAT1，阻断IFN-α/β和IFN-γ抗病毒作用。进一步研究还发现，SV5降解STAT1需要STAT2的参与，因为SV5在STAT2缺乏细胞(U6A细胞)或者是STAT2被降解的细胞(HPIV2感染的2fTGH细胞)中不能降解STAT1。SV5的V蛋白降解STAT1也需要一些蛋白成分的参与，如DDB1可增加SV5和STAT2结合的亲和力。最近，对于MuVRW毒株V蛋白的研究又有新的发现，V蛋白可降解STAT1，但其发挥抗IFN作用出现在STAT1表达之前，说明V蛋白抗IFN机制并非只存在降解STAT1这一条途径，也许还有其他抗IFN作用的途径存在。MuVV蛋白C末端半胱氨酸富集区并非抗IFN作用所必需，而是通过半胱氨酸上游区域的色氨酸富集区与DDB1连接，进而降解STAT1。

3.2.2　降解STAT2　NishoM等报道，HPIV2感染的Hela细胞和转染V蛋白质粒的Hela细胞都具有高效抗IFN-α/β活性，说明HPIV2的V蛋白具有抗IFN的作用；缺失N末端的V蛋白在Hela细胞中仍具有抗IFN-α/β作用，证明HPIV2的抗IFN的关键部位是V蛋白C末端；研究也发现在有V蛋白存在的细胞中几乎检测不到STAT2mRNA的表达，而STAT1 mRNA的表达未受影响，说明HPIV2V蛋白是通过降解STAT2发挥抗IFN-α/β作用的。Parisien J P等随后也证明了此结果。

3.2.3　阻止STAT1和STAT2的磷酸化或核转位　STAT1、STAT2的核转位是ISG转录所必须的。RodriguezH等研究发现，MV的V蛋白表达质粒阻止IFN-β的作用并非直接降解STAT1或STAT2，而是通过V蛋白在细胞质内的积聚来阻止STAT1、STAT2的核转位，此外，MV的V蛋白也可分别阻止IFN-β诱导的STAT1和STAT2的701和689位酪氨酸残基的磷酸化，MV的V蛋白末端半胱胺酸富集区在此过程中发挥关键作用。Rodriguez J J等报道NpVP、V、W蛋白有效的阻止STAT1和STAT2的核转位，抑制IFN-α和IFN-γ的抗病毒作用，虽然NpVV蛋白和W蛋白具有共同的作用机制，但在细胞的不同部位发挥抗IFN作用，V蛋白在细胞质，W蛋白在细胞核。研究发现，HeV和NpV的V蛋白也是通过阻止STAT1和STAT2的核转位对抗IFN 的。

4　应用及展望

综上所述，副黏病毒的V蛋白可通过阻断机体IFN产生或阻断其作用通路中的信号传导等方式抵抗IFN的作用，反映了病原与机体相互作用的复杂性，但两者相互作用的机制还远未明了。从现有的研究成果可见，对副黏病毒的V蛋白的研究可望在以下领域加以应用。

4.1　病毒病的治疗

副黏病毒的V蛋白缺失或被抑制可以有效的控制病毒在宿主细胞中的增殖，如V蛋白缺失的重组NDV在CEF和10日龄鸡胚上比野生型病毒滴度下降1000倍和10000倍，说明V蛋白可以作为分子治疗理想的靶基因，为病毒病的治疗提供了新途径，但以V蛋白为靶基因进行副黏病毒治疗的体内试验还有待证实。

4.2　肿瘤病的治疗

研究证明V蛋白缺失的重组SV5、MV能选择性的在肿瘤细胞中大量增殖并杀伤肿瘤细胞，而对正常细胞没有影响，这是由于肿瘤细胞中IFN的信号转导系统大多被破坏，在IFN系统完整的健康细胞中对IFN敏感的重组病毒无法正常复制，这一发现为肿瘤的治疗提供了可能的新方法。缺失的重组病毒杀伤肿瘤细胞具体的机制还未完全明了，目前将重组病毒应用于肿瘤性疾病治疗的研究主要集中于体外研究，活体内的治疗效果未见报道。

4.3　病毒毒力基因的研究

NDV、SV5、MV等的V蛋白与病毒的毒力密切相关，可能与不同毒力病毒诱生和颉颃IFN能力有关，比较同种病毒的强毒、弱毒、疫苗毒V蛋白的基因序列发现不同毒力毒株间V蛋白存在差异，这一差异可能是V蛋白功能的决定因素。V蛋白与病毒毒力的关系及其对毒力的调控机制报道不多，还有待进一步证实。从分子水平上探讨病毒毒力相关基因与IFN的相互作用，将为进一步研究副黏病毒与宿主细胞的相互作用机制奠定基础。