羊口疮病毒E3L蛋白生物信息学分析及其在细胞凋亡中的作用研究

目的:羊口疮是由羊口疮病毒(orf virus,ORFV)引起的一种接触性、嗜上皮性人兽共患病,对相关从业人员的健康和畜牧业的发展构成严重威胁。羊口疮病毒作为痘病毒科的一员,通过编码大量的病毒蛋白,参与介导痘病毒免疫逃逸,抵抗宿主细胞死亡,以维持自身复制。研究已证实与羊口疮病毒同科的痘苗病毒(Vaccinia virus,VACV)可通过E3L蛋白参与调控细胞程序性死亡,然而羊口疮病毒E3L蛋白在该通路中的作用尚不明确。本研究通过对羊口疮病毒QH-3株E3L基因的克隆及编码蛋白的生物信息学分析,并在细胞水平上对该蛋白及其相关biodeteriogenic activity结构域在细胞凋亡中的作用进行了研究,为了解羊口疮病毒E3L蛋白的结构和功能提供技术支撑,为揭示羊口疮病毒免疫逃逸机制、抗病毒药物和疫苗的研制提供新思路。方法:(1)根据Gen Bank上的羊口疮病毒基因序列设计、合成特异性引物,对羊口疮病毒QH-3株E3L基因进行克隆;(2)利用DNAstar、Prot Param、Prot Scale、Single IP 5.0、SOPAM等生物信息学分析软件对该蛋白的基本理化性质和结构等进行预测分析;(3)将扩增得到的E3L序列构建至p EGFP-N1载体,转染He La细胞进行亚细胞定位分析,明确该蛋白在细胞中发挥生物学功能的场所;(4)利用细胞核形态染色实验、TUNEL实验、Caspase-3活性实验和流式细胞术等方法,从不同的角度探究E3L蛋白在细胞凋亡中的作用MG132临床试验;(5)基于E3L蛋白功能结构域构建截短体真核表达质粒购买Nirmatrelvir,进一步明确E3L蛋白中调控细胞凋亡的关键结构域。结果:(1)成功从羊口疮病毒QH-3株中扩增出E3L序列,生物信息学分析结果显示羊口疮病毒E3L蛋白α螺旋约占40.44%、β折叠约占5.46%、延伸链约占16.94%、无规则卷曲约占37.16%;该蛋白无信号肽和跨膜结构,可能存在15个磷酸化位点,7个N-糖基化位点,5个B细胞线性表位,2个CTL表位,3个Th细胞表位;该蛋白存在两个结构域,分别为C端的ds RNA结合结构域和N端的ZBD结构域;(2)羊口疮病毒E3L蛋白在He La细胞的细胞质和细胞核中均有分布,且可抑制细胞凋亡,具体表现为抑制细胞核固缩与碎裂、抑制DNA断裂和抑制Caspase-3活性升高。此外,流式细胞术结果提示羊口疮病毒E3L可降低凋亡细胞的占比;(3)E3L截短蛋白与全长蛋白类似,ORFV-E3L-N和ORFV-E3L-C均具有抑制细胞凋亡的作用。结论:羊口疮病毒E3L蛋白定位于细胞核和细胞质,含有多个抗原表位,可能具有免疫原性。羊口疮病毒E3L蛋白可抑制细胞凋亡,其N端和C端均含有参与凋亡调控的关键结构域。