人乳头瘤病毒（HPV）衣壳蛋白L1五聚体形成的体外可控自组装

【摘要】人乳头瘤病毒（HPV）是无包膜双链DNA病毒，其衣壳由晚期表达结构蛋白L1和L2组成。在适当的条件下，L1蛋白能形成五聚体（Pentamer），并由72个五聚体自组装（self-assembly）成类病毒颗粒（Virus-likeParticles,VLPs）。利用真核细胞、酵母或大肠杆菌均可有效表达HPVL1，且在没有L2参与下L1蛋白自身也可以在体外自组装成VLPs。由于妇女宫颈癌的发生直接与HPV的感染和复制有关，目前化学家和生物学家正在试图从多角度去了解、认识和模拟HPV病毒的繁衍机制，希望能从根本上揭示这一病毒的生命活动规律，达到有效预防或制服它的目的。利用目前的方法所表达出的L1均是以五聚体或VLPs的形式存在，因此还没有人拿到过具有完整结构的L1蛋白单体，对其由单体到五聚体的形成过程及调控因素更是知之甚少。基于此，我们提出了HPVL1五聚体自组装的研究思路，并在体外实施由单体到五聚体、再到VLPs的多级、可控自组装。通过研究我们发现GST融合表达的L1蛋白（GST-L1）能正确折叠，但由于N-末端GST的位阻效应迫使它只能以单体形式存在；除去GST标签后的L1仍然能自组装成五聚体。在此我们利用稳态光散射(SLS)技术首次实现对HPVL1蛋白由单体到五聚体的形成过程的原位监控，也为其它抗病毒制剂调控五聚体的形成提供了一条新的监测途径。基于上述发现，我们引进了有机小分子抑制剂对五聚体形成机制进一步研究。通过实验发现柱芳烃（pillarene）和杯芳烃(calixarene)不仅对HPVL1上的赖氨酸和精氨酸具有很好的选择性，而且对抑制五聚体形成具有很明显的效果。接下来我们还对柱芳烃和杯芳烃的抑制效率做了进一步比较，发现柱芳烃可以更有效的抑制五聚体的形成，而且两者与HPVL1结合能力以及分子作用机制也有所不同。紧接着我们精心设计了三种不同的蛋白纯化方案，发现共纯化的伴侣蛋白GroEL能帮助L1蛋白进行正确折叠，从而促进五聚体形成，并最终提高类病毒颗粒（VLPs）的产量。这一发现揭示了伴侣蛋白对HPVL1五聚体形成的作用机制，并对未来疫苗的发展提供了独特的生物技术支持。
【作者】郑东东；
【导师】吴玉清；
【作者基本信息】吉林大学，物理化学，2014，硕士
【关键词】人乳头瘤病毒；自组装；单体；五聚体；抑制剂；伴侣蛋白；

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