狂犬病毒：结构、组成、感染循环和生命周期(10)

(Rabies virus: Structure, composition, infection cycle and life cycle)

前记: 

目前国际上关于狂犬病研究最权威最全面的大型学术专著是《狂犬病：科学基础和管控（RABIES: SCIENTIFIC BASIS OF THE DISEASE AND ITS MANAGEMENT）》，简称《狂犬病(RABIES)》。该书最新版（第４版）已于2020年5月面世。

该书共有22章，其中第2章是《Rabies virus(狂犬病毒）》。

现将此章的内容全文翻译成中文供参考。

第2章　狂犬病毒(10) 

Rabies virus

2. 狂犬病毒结构(Rabies virus architecture)（续） 

2.3 狂犬病毒蛋白(Viral proteins )（续）

2.3.5 糖蛋白(Glycoprotein，G)  

狂犬病毒(RABV)(所有毒种）的G蛋白由 G-mRNA 转录本（transcript）翻译而成，该转录本编码524个氨基酸，其中包括一个N端19个氨基酸的信号肽（signal peptide，SP）结构域。信号肽提供一个膜插入信号，引导新生蛋白进入粗面内质网（endoplasmic reticulum，ER）-高尔基体（Golgi）-质膜分泌途径，随后在高尔基体中被从G蛋白分子的 N 端切除（Conzelmann et al., 1990; Tordo et al., 1988）。所有已测定氨基酸序列的狂犬病毒毒株的成熟G蛋白（不含信号肽）均含有505个氨基酸（约65 kDa），而莫科拉病毒（MOKV）的 G 蛋白含有503个氨基酸（Benmansour et al., 1992; Bourgy et al., 1993）。G 蛋白是一种 I 型膜糖蛋白，具有一个N 端胞外结构域（N-terminal ectodomain，ED）、一个含22个氨基酸的跨膜（transmembrane，TM）锚定（anchoring）结构域以及一个位于胞质内的44个氨基酸长的C端结构域（CD）。由此形成的跨膜 G 蛋白在高尔基体中组装成三聚体（每个单体65 kDa），随后形成嵌入质膜和病毒粒子表面的 G 蛋白刺突（Gaudin et al., 1992; Whitt, Buonocore, Prehaud, & Rose, 1991）。病毒包膜中的G蛋白刺突从病毒表面延伸8.3 nm，是病毒粒子的主要表面蛋白。G蛋白的CD（最后44个氨基酸）从质膜向内延伸至感染细胞的胞质中，在此与骨架颗粒的M蛋白相互作用，完成病毒粒子组装。每个刺突中G蛋白的 ED（成熟狂犬病毒 G 蛋白的第1至439位残基）是分子执行多种功能病毒相互作用的关键部分。它负责与细胞结合位点（受体）相互作用，因此通过靶向特定细胞进行感染，在病毒致病机制中发挥重要作用(Sissoeff, Mousli, England, & Tuffereau, 2005）。同时，它也负责在狂犬病毒生命周期的早期阶段，由低pH诱导病毒包膜与细胞质膜和内体膜的融合（Albertini, Baquero, Ferlin, & Gaudin, 2012; Gaudin, Ruigrok, Knossow, & Flamand, 1993）。此外，它在诱导宿主对狂犬病毒感染的体液免疫反应中至关重要，同时也是病毒中和抗体（VNA）以及病毒特异性辅助性T细胞和细胞毒性T细胞的作用靶点(Celis, Karr, et al., 1988; Macfarlan, Dietzschold, & Koprowski, 1986）。  

狂犬病毒G蛋白的适当糖基化对其正确表达和功能非常重要。与G蛋白相关的寡糖连接在三肽序列（糖基化位点）天冬酰胺-X-丝氨酸（NXS）或天冬酰胺-X-苏氨酸（NXT）中的天冬酰胺(N，单字母代码)残基上，其中“X”是除脯氨酸外的任何氨基酸（Shakineshleman, Remaley, Eshleman, Wunner, & Spitalnik, 1992）。根据病毒株的不同，狂犬病毒G蛋白分子可具有一至四个糖基化位点或N连接碳水化合物(N-聚糖）位点。即使存在N-聚糖位点，也可能由于糖基化位点的氨基酸组成而导致糖基化效率低下或完全未被占据(Dietzschold, Wiktor, Wunner, & Varrichio, 1983; Kasturi, Eshleman, Wunner, & Shakineshleman, 1995; Shakineshleman, Wunner, & Spitalnik, 1993; Wunner, Dietzschold, Smith, Lafon, & Golub, 1985）。病毒在N-聚糖占据的位点数量（宏观不均一性）以及每个位点上存在的聚糖结构类型（微观不均一性）方面可能存在异质性（Wojczyk et al., 2005）。显然，多种因素可以影响G蛋白中各个糖基化位点的糖基化，一些因素影响 N-糖基化的效率，而另一些则影响 N-聚糖加工成多种寡糖结构的过程。N-聚糖的糖残基在细胞内预先合成，并通过寡糖转移酶从脂质前体转移为前体核心寡糖单元（Glc₃Man₉GlcNAc₂）到新生G蛋白分子的特定糖基化位点上。通常情况下，这种转移发生在蛋白在膜结合核糖体（粗面内质网）上合成、开始共翻译折叠并在转运至胞质内质网膜的过程中。前体核心寡糖被转移后，高甘露糖三葡糖基化寡糖在粗面内质网和高尔基体堆叠的腔中被修剪和加工，形成成熟G蛋白的“复合型”N连接单葡糖基化寡糖（参见 Gaudin, 1997 中的参考文献）。分子伴侣钙连接蛋白识别部分修剪的单葡糖基化聚糖并与之结合，协助 G 蛋白正确且完全地折叠，以实现其生物活性、稳定性和抗原性（Gaudin, 1997; Okazaki, Ohno, Takase, Ochiai, & Saito, 2000; Shakineshleman et al., 1992）。狂犬病毒 G 蛋白对与钙连接蛋白分子相互作用的这种依赖性解释了为何所有病毒物种中至少有一个天冬酰胺残基（即狂犬病毒 G 蛋白中的 N319）是保守的，这一点至关重要。N319 糖基化对于新生狂犬病毒 G 蛋白正确且完全的折叠至关重要，也是其随后转运至细胞表面所必需的（Wojczyk et al., 2005）。

狂犬病毒 G 蛋白还在其跨膜区 C 端侧的胞内 CD 结构域中的半胱氨酸 461 处通过添加棕榈酸（称为脂肪酸酰化或棕榈酰化）进行修饰（Gaudin, Tuffereau, Benmansour, & Flamand, 1991）。尽管棕榈酰化的功能意义尚不完全清楚，但推测其对锚定在膜中的三聚体G蛋白刺突具有稳定作用。棕榈酰化还可能通过促进G蛋白的 CD“尾部”与细胞膜上RNP-M 复合物中的M蛋白之间的相互作用，在病毒出芽过程中发挥作用。  

狂犬病毒G蛋白另一个重要的功能是定义病毒的致病性并决定其神经侵袭途径，这对于确立病毒的表型至关重要（Ito, Takayama, Yamada, Sugiyama, & Minamoto, 2001; Kucera, Dolivo, Coulon, & Flamand, 1985; Yan, Mohankumar, Dietzschold, Schnell, & Fu, 2002）。尽管特定狂犬病毒株的嗜神经性主要是G蛋白的功能和主要决定因素。 

2.4 病毒脂质与碳水化合物(Viral lipids and carbohydrate )  

脂蛋白双层形成了围绕螺旋RNP核心的病毒包膜（或膜基质）。构成病毒脂蛋白包膜20%–26%的脂质完全来源于宿主细胞，并且根据病毒从细胞膜的何处出芽，病毒包膜中某些脂质的浓度可能高于质膜的其他部分。一般来说，狂犬病毒膜含有混合脂质，包括磷脂（主要是鞘磷脂、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱）、中性脂质（主要是甘油三酯和胆固醇）以及糖脂（综述见 Wunner, 1991）。

　（未完待续）

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