植物膜蛋白结构与功能研究

ＨＣＶＮＳ５Ａ蛋白结构及生物学功能的研究进展

周　帆ꎬ袁剑峰∗(鄂东医疗集团黄石市中心医院湖北理工学院附属医院感染科ꎬ黄石４３５０００)摘　要:丙型肝炎是丙型肝炎病毒(ＨＣＶ)感染引起的ꎬ是导致肝硬化和肝癌的主要病因ꎮＨＣＶ感染已成为严重危害人类健康的社会公共卫生问题ꎮＨＣＶ非结构蛋白５Ａ是近年来ＨＣＶ抑制剂研究的重要靶点及热点ꎬ本文对ＮＳ５Ａ的三个结构域以及各个结构域在丙肝病毒复制、病毒颗粒组装及释放方面的生物学功能的研究进展进行了综述ꎬ为ＮＳ５Ａ抑制剂作用机制的研究提供了广泛的思路ꎬ有利于对ＮＳ５Ａ抑制剂的研制ꎮ关键词:丙型肝炎病毒ꎻＮＳ５Ａꎻ结构ꎻ生物学功能中图分类号:Ｑ７１文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００７￣７１４６.２０１９.０５.００４ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＦｕｎｃｔｉｏｎｏｆＨＣＶＮｏｎ￣ｓｔｒｕｃｔｕｒｅＰｒｏｔｅｉｎ５Ａ

ＺＨＯＵＦａｎꎬＹＵＡＮＪｉａｎｆｅｎｇ∗(ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＩｎｆｅｃｔｉｏｎꎬＨｕａｎｇｓｈｉＣｅｎｔｒａｌＨｏｓｐｔｉａｌｏｆＥａｓｔＨｕｂｅｉＭｅｄｉｃａｌＧｒｕｏｐꎬＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨｕａｎｇｓｈｉ４３５０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＨｅｐａｔｉｔｉｓＣｉｓｃａｕｓｅｄｂｙｈｅｐａｔｉｔｉｓＣｖｉｒｕｓ(ＨＣＶ)ｉｎｆｅｃｔｉｏｎꎬａｎｄｉｓｔｈｅｌｅａｄｉｎｇｃａｕｓｅｏｆｌｉｖｅｒｃｉｒｒｈｏｓｉｓａｎｄｌｉｖｅｒｃａｎｃｅｒ.ＨＣＶｈａｓｂｅｃｏｍｅａｓｅｒｉｏｕｓｔｈｒｅａｔｔｏｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈａｎｄｂｅｃｏｍｅｐｕｂｌｉｃｈｅａｌｔｈｐｒｏｂｌｅｍｓ.ＨＣＶｎｏｎ￣ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｒｏｔｅｉｎ５ＡｉｓａｔａｒｇｅｔａｎｄｈｏｔｓｐｏｔｏｆＨＣＶｉｎｈｉｂｉｔｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ.ＡｎｄｗｅｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｒｅｅｄｏｍａｉｎｓｏｆＮＳ５ＡａｎｄｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｅａｃｈｄｏｍａｉｎｉｎｈｅｐａｔｉｔｉｓＣｖｉｒｕｓｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬｖｉｒｕｓｐａｒｔｉｃｌｅａｓｓｅｍｂｌｙａｎｄｒｅｌｅａｓｅ.Ｉｔｐｒｏ￣ｖｉｄｅｓａｂｒｏａｄｉｄｅａｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｃｔｉｏｎｏｆＮＳ５ＡｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓꎬａｎｄｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＮＳ５Ａｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｅｐａｔｉｔｉｓＣｖｉｒｕｓꎻｎｏｎ￣ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｒｏｔｅｉｎ５Ａꎻｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎻｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ 丙型肝炎病毒(ｈｅｐａｔｉｔｉｓＣｖｉｒｕｓꎬＨＣＶ)是黄病毒科的单股正链ＲＮＡ病毒[１]ꎮ全世界范围内大约有超过７１００万人感染ＨＣＶ[２]ꎮＨＣＶ感染后自然阴转率低ꎬ极易转为慢性化ꎬ约７５％~８０％的急性丙型肝炎转为慢性感染ꎬ其中至少２０％的患者转为肝硬化ꎬ部分患者最后发展成为肝细胞癌[３]ꎮＨＣＶ全长约９.６ｋｂꎬ基因组两侧分别为５′和３′非编码区ꎬ中间为ＯＲＦꎬ编码３０１０~３０３０个氨基酸组成的多蛋白前体ꎮ编码区从５′端依次为核心蛋白区(Ｃ)ꎬ包膜蛋白区(Ｅ１ꎬＥ２/Ｐ７)ꎬ非结构蛋白区(ＮＳ２ꎬＮＳ３ꎬＮＳ４ＡꎬＮＳ４ＢꎬＮＳ５ＡꎬＮＳ５Ｂ)[４]ꎮ最近五年来ꎬ丙肝治疗方面发生了翻天覆地的变化ꎬ从ＨＣＶ感染的标准治疗方案干扰素联合利巴韦林ꎬ到直接抗病毒药物(ｄｉｒｅｃｔｌｙａｃｔｉｎｇａｎｔｉｖｉｒａｌｓꎬＤＡＡｓ)的上市ꎬ使得慢性丙肝的治愈变得触手可及ꎮＮＳ５Ａ功能的多样性和重要性使它成为抗ＨＣＶ抑制第２８卷第５期２０１９年１０月激　光　生　物　学　报ＡＣＴＡ　ＬＡＳＥＲ　ＢＩＯＬＯＧＹ　ＳＩＮＩＣＡＶｏｌ.２８Ｎｏ.５Ｏｃｔ.２０１９

植物膜蛋白质组学研究进展

摘要：植物膜蛋白质组学的研究是蛋白质组学研究者关注的焦点之一，但由于膜蛋白具有低丰度、疏水性等特点，因此膜蛋白的富集提取、分离鉴定存在很大的难度。从膜蛋白的富集提取、分离鉴定入手，阐述其研究进程，对质膜蛋白、叶绿体膜蛋白、线粒体膜蛋白和液泡膜蛋白等方面的研究进展进行了综述，并对膜蛋白的研究前景进行展望。

关键词：植物；膜蛋白；膜蛋白质组学：研究技术

生物膜具有的主要功能可归纳为：能量转换、物质运送、信息识别与传递等，这些功能在很大程度上决定于膜内所含的蛋白质——膜蛋白。膜蛋白是一类具有独特结构的蛋白质，镶嵌于膜脂的特性使这一类蛋白处于细胞与外界的交界部位，介导细胞与外界之间的信号传导，并执行很多基本的和重要的细胞生物学功能。

1 膜蛋白质组学研究技术的发展

膜蛋白的研究面临的挑战是膜蛋白(主要是低丰度蛋白、疏水蛋白)的提取鉴定、膜蛋白的定位和功能等方面。现在一些新技术的利用如增溶剂(尿素、硫脲)。新的去垢剂(CHAPS和ASB-14)，以及有机溶剂(CHCl3)等极大地改善了膜蛋白质的溶解性能；同时一些新的双向电泳技术(如：自由流电泳)的利用扩大了膜蛋白的常规分离范围：另外质谱技术的发展使得膜蛋白的鉴定在最近几年取得了较大的发展，这些技术都在一定程度上使膜蛋白具有低丰度、难溶解、等电点时易沉淀、不易酶解等难题得到一定程度的解决。

1.1 膜成分的制备纯化

获得高度纯化的膜成分是进行膜蛋白研究的基础。制备纯化膜成分的方法很多，在植物材料中以蔗糖密度梯度离心法、两相分配法和自由流电泳(FFE，free

flow electrophoresis)等方法为主。

有的学者利用亲和两相法提纯了质膜，WGA(麦胚凝集素，wheat-germ

agglutinin)能识别质膜表面的糖链，结合糖蛋白质和糖脂，并能与质膜外表面的唾液酸和N-乙酰氨基葡萄糖相结合，将WGA共轭结合到葡聚糖上，可将质膜从其他生物膜中纯化出来。生物素-亲和素亲和纯化法可以明显地降低其他细胞器的污染，尤其是线粒体和内质网。经试验，这种方法可将质膜富集400倍并且污染较少，尤其是经高盐(1 mol·L-1KCL)和(0.1 mol·L-1Na2COM3)洗涤后，可以得到很纯的整合质膜片段。

植物细胞质膜h^+-atpase的结构与功能

植物细胞质膜H^+-ATPase是一种重要的膜蛋白，它可以调节细胞内外环境的pH值，并参与细胞能量代谢。它由三个结构域组成：α、β和γ结构域。

α结构域是H^+-ATPase的核心，它由多个跨膜蛋白组成，其中最重要的是F_1-ATPase蛋白，它可以将ATP分解成ADP和Pi，释放出能量，从而把H^+转移到细胞外。

β结构域是H^+-ATPase的调节结构域，它可以调节H^+-ATPase的活性，从而调节H^+的转移速率。

γ结构域是H^+-ATPase的结合结构域，它可以与细胞膜上的其他蛋白结合，从而调节H^+-ATPase的活性。

总之，植物细胞质膜H^+-ATPase的结构与功能是相互联系的，它的α结构域可以将ATP分解成ADP和Pi，释放出能量，从而把H^+转移到细胞外；它的β结构域可以调节H^+-ATPase的活性，从而调节H^+的转移速率；它的γ结构域可以与细胞膜上的其他蛋白结合，从而调节H^+-ATPase的活性。因此，植物细胞质膜H^+-ATPase可以调节细胞内外环境的pH值，并参与细胞能量代谢。

植物细胞的结构和功能

植物细胞是构成植物组织的基本单位，具有独特的结构和功能。了解植物细胞的结构和功能不仅可以增加对植物的认识，还有助于理解植物的生长、发育和适应环境的机理。本文将介绍植物细胞的主要组成部分及其功能，帮助读者更好地理解植物细胞的结构和功能。

一、细胞壁

细胞壁是植物细胞的外层结构，由纤维素和其他复合物组成。细胞壁的主要功能是提供机械支持和保护细胞。同时，细胞壁还通过细胞间隙与相邻细胞形成连接，形成整个植物体的结构框架。

二、细胞膜

细胞膜是植物细胞的内层结构，由磷脂双分子层和蛋白质组成。细胞膜的主要功能是维持细胞的完整性，控制物质的进出和细胞内外环境的交流。细胞膜还含有多种膜蛋白，起到信号传导、物质运输和细胞识别等重要作用。

三、细胞质

细胞质是植物细胞的胞内液体基质，由水、溶质、细胞器和细胞器之间的网络构成。细胞质是细胞代谢的场所，包括细胞呼吸、合成蛋白质和维持细胞内物质的平衡等过程。

四、细胞核 细胞核是植物细胞的控制中心，内含染色体和核仁。细胞核的主要功能是储存和传递遗传信息，参与细胞分裂和基因表达调控。染色体携带了细胞遗传信息的DNA分子，通过核仁的合成和修饰，决定了细胞的特性和功能。

五、叶绿体

叶绿体是植物细胞的特有细胞器，主要存在于叶子和嫩茎等绿色组织中。叶绿体的主要功能是进行光合作用，利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质（如葡萄糖）和氧气。叶绿体内含有叶绿素等色素，赋予植物绿色并吸收光能。

六、线粒体

线粒体是植物细胞的能量中心，参与细胞呼吸和能量供应。线粒体内含有线粒体DNA和基因，可以自主复制和合成蛋白质。通过线粒体的细胞呼吸过程，植物细胞可以将有机物质转化为能量，并用于维持生物活动。

七、高尔基体

高尔基体是植物细胞的分泌细胞器，参与细胞内物质的合成、修改、分解和运输。高尔基体通过蛋白质合成和翻译后修饰，将新合成的蛋白质运输至目标位置，并参与细胞膜的合成和相关物质的吸收转运。