鴨胚成纖維細(xì)胞上坦布蘇病毒受體蛋白的鑒定

趙冬敏 韓凱凱 劉青濤 黃欣梅 楊婧 劉宇卓

摘要：【目的】拓展對(duì)坦布蘇病毒受體的認(rèn)知，為研究其在鴨體內(nèi)的感染機(jī)制打下基礎(chǔ)。【方法】取9日齡SPF鴨胚制備鴨胚成纖維細(xì)胞（DEF），待細(xì)胞長(zhǎng)成單層后提取DEF膜蛋白，利用免疫共沉淀試驗(yàn)篩選出DEF膜蛋白中可與坦布蘇病毒結(jié)合的蛋白，經(jīng)病毒輔覆蛋白結(jié)合分析（VOPBA）驗(yàn)證后通過(guò)LC-MSMS質(zhì)譜分析進(jìn)行鑒定;同時(shí)人工合成鴨熱休克蛋白70基因（HSP70）序列的開(kāi)放閱讀框（1905 bp），構(gòu)建重組質(zhì)粒pET32a-HSP70并轉(zhuǎn)化大腸桿菌BL21（DE3）感受態(tài)細(xì)胞，經(jīng)IPTG誘導(dǎo)表達(dá)，以重組蛋白免疫小鼠制備抗鴨HSP70血清，與DEF細(xì)胞共孵育后接種坦布蘇病毒，并采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)抗血清對(duì)病毒感染的抑制作用?！窘Y(jié)果】DEF膜蛋白中分子量約70 kD的蛋白可與坦布蘇病毒結(jié)合，經(jīng)LC-MSMS質(zhì)譜分析和序列比對(duì)可確定該蛋白即為鴨熱休克蛋白70（HSP70）。含重組質(zhì)粒pET32a-HSP70的BL21（DE3）感受態(tài)細(xì)胞經(jīng)IPTG誘導(dǎo)4 h后，SDS-PAGE檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在分子量約85 kD處出現(xiàn)目的蛋白條帶，獲得的重組鴨HSP70蛋白主要以包涵體形式進(jìn)行表達(dá)，且能與His標(biāo)簽抗體發(fā)生特異性反應(yīng)。以重組鴨HSP70蛋白免疫小鼠獲得的抗鴨HSP70血清可封閉DEF細(xì)胞上的HSP70，而競(jìng)爭(zhēng)性抑制坦布蘇病毒感染。【結(jié)論】HSP70是坦布蘇病毒感染DEF細(xì)胞的受體，可作為新的靶點(diǎn)用于抗坦布蘇病毒藥物設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞： 坦布蘇病毒;鴨胚成纖維細(xì)胞;熱休克蛋白70;受體;免疫共沉淀;病毒輔覆蛋白結(jié)合分析（VOPBA）

中圖分類號(hào)： S852.657? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2019）01-0173-06

0 引言

【研究意義】自2010年以來(lái)，坦布蘇病毒（Tembusu virus，TMUV）在我國(guó)多個(gè)?。ㄊ校啞ⅨZ養(yǎng)殖場(chǎng)引起一種以食欲急劇減退、產(chǎn)蛋量驟降為主要特征的新發(fā)疫病，給水禽養(yǎng)殖業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失（趙冬敏等，2014;黃欣梅等，2015）。坦布蘇病毒感染率最高可達(dá)100%，死亡率5%～30%（Su et al.，2011）。除鴨和鵝外，坦布蘇病毒還可自然感染雞、鴿子和麻雀等禽類（Tang et al.，2013）。在人工攻毒條件下，坦布蘇病毒可感染小鼠并表現(xiàn)出對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的致病力（Zhang et al.，2017）。體外培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，坦布蘇病毒在哺乳動(dòng)物細(xì)胞系（Vero、BHK-21、Hela、HepG2和SH-SY5Y）、禽源細(xì)胞系（DEF、CEF、GEF和DF-1）和蚊細(xì)胞系（C6/36和白紋伊蚊細(xì)胞）中均表現(xiàn)出良好的繁殖特性（Zhang et al.，2017），說(shuō)明其感染宿主譜極其廣泛。因此，明確坦布蘇病毒在不同動(dòng)物體內(nèi)的感染機(jī)制，對(duì)科學(xué)防控坦布蘇病毒病具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】坦布蘇病毒隸屬于黃病毒科（Flaviviridae）黃病毒屬（Flavivirus），該屬病毒還包括登革病毒、日本腦炎病毒、西尼羅病毒、黃熱病毒和寨卡病毒等蟲媒病毒（趙冬敏等，2017）。黃病毒屬病毒囊膜蛋白以延伸的二聚體形式平鋪于病毒表面，在病毒感染細(xì)胞的過(guò)程中，囊膜蛋白作為吸附蛋白與細(xì)胞表面的受體分子結(jié)合，使病毒粒子吸附于靶細(xì)胞，隨后通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞（Smit et al.，2011）。黃病毒屬病毒感染不同細(xì)胞時(shí)所使用的受體具有多樣性，不同細(xì)胞型表面的不同分子均有可能成為受體。Liu等（2017）通過(guò)免疫共沉淀和病毒輔覆蛋白結(jié)合分析（VOPBA）鑒定出熱休克蛋白A9是坦布蘇病毒在DF-1細(xì)胞上的受體分子;Zhao等（2018）利用VOPBA分析和間接免疫熒光法證實(shí)GRP78作為受體分子參與坦布蘇病毒感染BHK-21細(xì)胞。受體的分子類型依賴于細(xì)胞類型和病毒血清型，已有研究結(jié)果顯示，CD14相關(guān)蛋白（Chen et al.，1999）、整合素β3（Chu and Ng，2004）、GRP78/BiP （Jindadamrongwech et al.，2004）、高親和性層粘連蛋白（Thepparit and Smith，2004）、熱休克蛋白90/70（Reyes-Del Valle et al.，2005）、DC-SIGN（Pokidysheva et al.，2006）、硫酸乙酰肝素（Pattnaik et al.，2007）、凝集素（Chen et al.，2008）和微管蛋白的β鏈（Fang et al.，2013）等均可作為黃病毒屬病毒感染不同細(xì)胞時(shí)的受體，而這些受體正是研發(fā)抗黃病毒屬病毒藥物的潛在靶點(diǎn)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】坦布蘇病毒感染宿主譜十分廣泛，但針對(duì)其受體的研究較少，且至今尚無(wú)坦布蘇病毒感染鴨胚成纖維細(xì)胞（DEF）受體鑒定的相關(guān)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】利用免疫共沉淀試驗(yàn)分離DEF細(xì)胞膜中能與坦布蘇病毒結(jié)合的受體蛋白，經(jīng)VOPBA驗(yàn)證后通過(guò)LC-MSMS質(zhì)譜分析進(jìn)行鑒定，旨在拓展對(duì)坦布蘇病毒受體的認(rèn)知，為研究其在鴨體內(nèi)的感染機(jī)制打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

坦布蘇病毒JS804株和坦布蘇病毒囊膜蛋白特異性單克隆抗體均由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院獸醫(yī)研究所禽病與生物獸藥研究室保存提供;9日齡SPF鴨胚購(gòu)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所;細(xì)胞膜蛋白提取試劑盒購(gòu)自賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司;Protein A+G瓊脂糖、His標(biāo)簽抗體和堿性磷酸酶標(biāo)記的羊抗鼠IgG均購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)有限公司。

1. 2 DEF細(xì)胞制備

取9日齡SPF鴨胚置于蛋托上，以75%酒精棉球擦拭蛋殼，隨后在氣室部位將蛋殼擊碎，用無(wú)菌剪刀將卵膜剪開(kāi)，取出鴨胚，去除鴨胚四肢、眼、喙、內(nèi)臟及腦組織。以PBS洗滌鴨胚后放入小燒杯中剪碎，PBS洗滌剪碎的鴨胚，靜置5 min，棄上清液;加入1.0 mL胰酶37 ℃消化10 min，再加入10.0 mL含5%胎牛血清的DMEM終止反應(yīng)，用吸管吹打數(shù)次后進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)后吸取上清液分裝于細(xì)胞瓶中，每瓶約5×106個(gè)細(xì)胞。

1. 3 DEF膜蛋白提取

以胰酶消化長(zhǎng)成單層的DEF細(xì)胞，用含5%胎牛血清的DMEM終止反應(yīng)，2000 r/min離心5 min，收集細(xì)胞，根據(jù)細(xì)胞膜蛋白提取試劑盒說(shuō)明提取DEF膜蛋白。提取的DEF膜蛋白分裝后-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1. 4 免疫共沉淀試驗(yàn)

（1）去除非特異性結(jié)合：取400.0 μL提取的DEF膜蛋白，加入10.0 μL陰性小鼠血清和20.0 μL Protein A+G瓊脂糖，4 ℃搖床（緩慢搖動(dòng)，下同）孵育2 h;3500 r/min離心5 min，取上清液用于后續(xù)試驗(yàn)。（2）免疫共沉淀：于上述上清液中加入400.0 μL純化的坦布蘇病毒，4 ℃搖床孵育5 h，再加入10.0 μL坦布蘇病毒囊膜蛋白特異性單克隆抗體，4 ℃搖床孵育過(guò)夜;加入20.0 μL充分重懸的 Protein A+G瓊脂糖，4 ℃搖床孵育3 h。3500 r/min離心5 min，小心棄除上清液，沉淀用PBS洗滌5次，加入40.0 μL 4×SDS-PAGE電泳上樣緩沖液重懸沉淀，沸水處理5 min后進(jìn)行SDS-PAGE檢測(cè)。對(duì)照組不加坦布蘇病毒，其余操作相同。電泳結(jié)束后進(jìn)行考馬斯亮藍(lán)染色，并將篩選獲得的蛋白條帶切下送至上海博苑生物科技有限公司進(jìn)行LC-MSMS質(zhì)譜分析。

1. 5 VOPBA分析

對(duì)提取的DEF膜蛋白進(jìn)行SDS-PAGE電泳并轉(zhuǎn)印至NC膜上，利用3%牛血清白蛋白封閉后，加入純化坦布蘇病毒，4 ℃孵育過(guò)夜。NC膜以PBST洗滌3次，加入坦布蘇病毒囊膜蛋白特異性單克隆抗體，37 ℃孵育1 h后用PBST洗滌3次，加入堿性磷酸酶標(biāo)記的羊抗鼠IgG，37 ℃再孵育1 h。孵育結(jié)束后，以PBST洗滌3次，利用堿性磷酸酶顯色試劑盒進(jìn)行顯色反應(yīng)。對(duì)照組不加入坦布蘇病毒，其余操作相同。

1. 6 鴨熱休克蛋白70（HSP70）原核表達(dá)及鑒定

根據(jù)蛋白質(zhì)譜分析結(jié)果和GenBank已公布的鴨HSP70基因序列（EU678246.2），人工合成鴨HSP70基因序列的開(kāi)放閱讀框（1905 bp），并分別在5'和3'端加入Sal I（GTCGAC）和Not I（GCGGCCGC）酶切位點(diǎn)。在合成鴨HSP70基因片段的Sal I和Not I位點(diǎn)插入pET32a原核表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化大腸桿菌BL21（DE3）感受態(tài)細(xì)胞，過(guò)夜培養(yǎng)后選取酶切鑒定呈陽(yáng)性的重組質(zhì)粒送至南京金斯瑞生物科技有限公司測(cè)序，測(cè)序正確的重組質(zhì)粒命名為pET32a-HSP70。將含pET32a-HSP70的BL21（DE3）感受態(tài)細(xì)胞接種至含100 μg/mL氨芐霉素的LB液體培養(yǎng)基中，37 ℃振蕩培養(yǎng)至OD600約0.4，加入終濃度為1 mmol/L的IPTG進(jìn)行誘導(dǎo)表達(dá)。誘導(dǎo)4 h后收集菌液，6000 r/min離心10 min，棄上清液，沉淀用PBS重懸，超聲波破碎15 min后6000 r/min離心10 min，分別取上清液和沉淀進(jìn)行SDS-PAGE檢測(cè)。同時(shí)將表達(dá)蛋白轉(zhuǎn)印至NC膜上，用5% BSA在37 ℃下封閉2 h，PBST（含0.05% Tween-20）洗滌3次，加入抗His標(biāo)簽抗體，4 ℃孵育過(guò)夜;PBST洗滌3次，加入堿性磷酸酯酶標(biāo)記的羊抗鼠IgG，37 ℃孵育1 h;PBST洗滌3次，加入堿性磷酸酶底物顯色。

1. 7 抗鴨HSP70血清制備

將純化的重組鴨HSP70蛋白與等量弗氏完全佐劑完全乳化后免疫6周齡雌性Balb/c小鼠，免疫劑量為70 μg/只。每隔2周加強(qiáng)免疫1次，共免疫3次，最后一次免疫后2周采集血清。以提取的DEF膜蛋白包被ELISA板，利用間接ELISA檢測(cè)血清中抗重組鴨HSP70蛋白的抗體效價(jià)（朱文姣等，2018）。

1. 8 抗鴨HSP70血清對(duì)坦布蘇病毒感染的抑制作用

接種DEF細(xì)胞于48孔板中，長(zhǎng)成單層后與終濃度為100 μg/mL的抗鴨HSP70血清4 ℃共孵育1 h。對(duì)照組DEF細(xì)胞與空白小鼠的陰性血清進(jìn)行共孵育，其余操作相同。棄孵育上清液，以冰預(yù)冷的PBS洗滌2次，接種坦布蘇病毒，4 ℃孵育30 min后再37 ℃孵育1 h。棄上清液，以冰預(yù)冷的PBS洗滌2次，加入含10%胎牛血清的1640培養(yǎng)液，37 ℃孵育24 h。收集細(xì)胞，利用QIAamp Viral RNA Mini Kit（Qiagen）試劑盒提取RNA，按照HiScript II Q select RT SuperMix for qPCR（諾唯贊）說(shuō)明進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄。以合成的cDNA為模板，采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)坦布蘇病毒核酸，并以GAPDH為內(nèi)參基因，采用2?△△Ct計(jì)算其相對(duì)表達(dá)量（Livak and Schmittgen，2001）。

2 結(jié)果與分析

2. 1 DEF膜蛋白與坦布蘇病毒的免疫共沉淀試驗(yàn)結(jié)果

利用免疫共沉淀試驗(yàn)篩選DEF膜蛋白中可與坦布蘇病毒結(jié)合的蛋白，SDS-PAGE檢測(cè)結(jié)果（圖1）顯示，約在70 kD處出現(xiàn)1條目的蛋白條帶，而對(duì)照組未出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的目的條帶。將分子量約70 kD的蛋白條帶切下送至上海博苑生物科技有限公司進(jìn)行LC-MSMS質(zhì)譜分析。

2. 2 DEF膜蛋白與坦布蘇病毒結(jié)合的驗(yàn)證結(jié)果

為進(jìn)一步驗(yàn)證DEF膜蛋白與坦布蘇病毒的結(jié)合作用，對(duì)提取的DEF膜蛋白進(jìn)行SDS-PAGE檢測(cè)并轉(zhuǎn)印至NC膜上，與純化坦布蘇病毒孵育后進(jìn)行VOPBA分析。結(jié)果顯示，在分子量約70 kD處通過(guò)坦布蘇病毒囊膜蛋白特異性單克隆抗體檢測(cè)到1條蛋白條帶（圖2），與免疫共沉淀試驗(yàn)結(jié)果一致;而對(duì)照組未出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的目的條帶，故確定DEF膜蛋白中分子量約70 kD的蛋白可與坦布蘇病毒結(jié)合。

2. 3 LC-MSMS質(zhì)譜分析結(jié)果

為確定分子量約70 kD的蛋白是何種蛋白，將該蛋白條帶切下送至上海博苑生物科技有限公司進(jìn)行LC-MSMS質(zhì)譜分析，并將質(zhì)譜分析結(jié)果（表1）輸入鴨蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)得分最高的蛋白為鴨熱休克蛋白70（HSP70）。鑒于檢測(cè)到的其他幾種蛋白為細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝和凋亡等相關(guān)蛋白，同時(shí)參考其他黃病毒屬病毒的HSP70受體（Das et al.，2009），因此，可確定通過(guò)免疫共沉淀和VOPBA分析篩選獲得可與坦布蘇病毒結(jié)合的蛋白即為鴨HSP70。

2. 4 鴨HSP70蛋白原核表達(dá)及鑒定結(jié)果

SDS-PAGE檢測(cè)結(jié)果顯示，含重組質(zhì)粒pET32a-HSP70的BL21（DE3）感受態(tài)細(xì)胞經(jīng)IPTG誘導(dǎo)4 h后，可在分子量約85 kD處出現(xiàn)目的蛋白條帶（圖3）。經(jīng)超聲波破碎后的SDS-PAGE檢測(cè)結(jié)果（圖4）顯示，重組鴨HSP70蛋白主要以包涵體形式進(jìn)行表達(dá)。利用His標(biāo)簽抗體進(jìn)行Western blotting鑒定，結(jié)果顯示誘導(dǎo)后的菌液在分子量約85 kD處出現(xiàn)能與His標(biāo)簽抗體反應(yīng)的特異性條帶（圖5）。

2. 5 抗鴨HSP70蛋白血清效價(jià)測(cè)定結(jié)果

用提取的DEF膜蛋白包被ELISA板，以重組鴨HSP70蛋白免疫小鼠血清為一抗，采用間接ELISA測(cè)定其血清效價(jià)，結(jié)果表明，免疫小鼠產(chǎn)生了抗鴨HSP70蛋白的抗體，抗體效價(jià)達(dá)1∶400。

2. 6 抗鴨HSP70血清對(duì)坦布蘇病毒感染的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用

為檢驗(yàn)抗鴨HSP70血清是否可封閉DEF細(xì)胞上的HSP70而抑制坦布蘇病毒感染，在接種坦布蘇病毒前加入抗鴨HSP70血清與DEF細(xì)胞進(jìn)行共孵育，對(duì)照組采用空白小鼠的陰性血清進(jìn)行共孵育。實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)結(jié)果（圖6）顯示，與對(duì)照組相比，抗鴨HSP70血清孵育DEF細(xì)胞中的坦布蘇病毒含量顯著降低（P<0.05），說(shuō)明抗鴨HSP70血清可結(jié)合HSP70而封閉受體，競(jìng)爭(zhēng)性抑制坦布蘇病毒感染。

3 討論

熱休克蛋白（HSP）是從細(xì)菌到哺乳動(dòng)物廣泛存在的一類高度保守的熱應(yīng)激蛋白，按其分子量大小可分為HSP100、HSP90、HSP70、HSP60、小分子HSP和泛素，其中最主要的是HSP70家族（張杰等，2017）。HSP70在進(jìn)化上高度保守，可劃分為3個(gè)功能域：N端為45 kD的ATPase活性結(jié)構(gòu)域，緊接著為18 kD的多肽結(jié)合域及C端功能尚不明確的10 kD結(jié)構(gòu)域（任寶波等，2005）。HSP70已被鑒定為登革病毒感染單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及C6/36細(xì)胞時(shí)的受體（Fang et al.，2013;張響英等，2017）。此外，Reyes-Del Valle等（2005）研究表明，HSP70和HSP90是登革病毒侵入人類神經(jīng)母細(xì)胞瘤所需受體復(fù)合物的組成部分;Das等（2009）研究證實(shí)HSP70是乙型腦炎病毒感染蚊細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞（Neuro2A細(xì)胞）時(shí)的受體?？梢?jiàn)，HSP70作為受體或受體復(fù)合物的一部分在黃病毒屬病毒入侵宿主細(xì)胞的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。本研究采用免疫共沉淀試驗(yàn)分離出坦布蘇病毒感染DEF細(xì)胞的受體是分子量為70 kD的蛋白，通過(guò)LC-MSMS質(zhì)譜分析確定該蛋白為HSP70，首次鑒定出坦布蘇病毒在DEF細(xì)胞中的受體，為進(jìn)一步研究鴨坦布蘇病毒的感染和致病機(jī)制打下基礎(chǔ)。

病毒吸附蛋白與細(xì)胞受體分子間的相互作用介導(dǎo)病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞，目前認(rèn)為這種相互作用與病毒的宿主譜、組織嗜性和致病機(jī)制有關(guān)。病毒—受體的相互作用是一個(gè)多步驟過(guò)程，且該過(guò)程中可能依次涉及多種受體或輔助受體（Reyes-Del Valle et al.，2005）。黃病毒屬病毒感染細(xì)胞所需的受體呈多樣性，且依賴于細(xì)胞類型和病毒血清型，即使同一細(xì)胞也可能采用不同分子作為受體（Liu et al.，2017）。本研究結(jié)果雖然顯示抗鴨HSP70血清對(duì)坦布蘇病毒感染具有競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，但并不能完全抑制病毒感染，說(shuō)明在DEF細(xì)胞中還存在其他受體分子，具體是何種受體尚有待進(jìn)一步探究。

4 結(jié)論

HSP70是坦布蘇病毒感染DEF細(xì)胞的受體，可作為新的靶點(diǎn)用于抗坦布蘇病毒藥物設(shè)計(jì)。

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（責(zé)任編輯 蘭宗寶）