禽病原料-禽法氏囊病毒重組VP2蛋白的結(jié)構(gòu)、特性及純化方式
瀏覽次數(shù):34 發(fā)布日期:2025-7-13
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一、蛋白結(jié)構(gòu)
1.
天然 VP2 蛋白結(jié)構(gòu)
- 三維構(gòu)象:天然 VP2 蛋白是 IBDV 衣殼的主要組成部分,以同源二聚體或三聚體形式組裝成病毒衣殼表面的突起結(jié)構(gòu),其空間構(gòu)象依賴于多個二硫鍵(如 Cys229 與 Cys247、Cys317 與 Cys329)的穩(wěn)定作用。
- 功能區(qū)域:
- 高變區(qū)(HR):位于氨基酸殘基 214-284 區(qū)域,包含多個抗原決定簇(如 222、242、253、256 位氨基酸),是病毒與中和抗體結(jié)合的關(guān)鍵位點(diǎn),也是毒株變異的熱點(diǎn)區(qū)域。
- 保守區(qū):如 N 端(1-100 位氨基酸)和 C 端(300-411 位氨基酸),參與病毒衣殼組裝及宿主細(xì)胞受體結(jié)合(如與衰變加速因子 DAF 結(jié)合)。
2.
重組 VP2 蛋白結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
- 構(gòu)象模擬:通過桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)等真核表達(dá)體系生產(chǎn)的重組 VP2 蛋白,可形成類似天然病毒的構(gòu)象依賴性抗原表位;而原核表達(dá)(如大腸桿菌)的 VP2 蛋白常以包涵體形式存在,需復(fù)性處理以恢復(fù)空間結(jié)構(gòu)。
二、分子量
- 天然 VP2 蛋白:由 426 個氨基酸組成,理論分子量約為 47 kDa,但由于糖基化修飾(如 N 端第 21、24 位天冬酰胺的糖基化),天然 VP2 蛋白的實際分子量在 55-60 kDa 之間。
- 重組 VP2 蛋白:分子量因表達(dá)系統(tǒng)而異:
- 真核表達(dá)(桿狀病毒):糖基化修飾較完整,分子量接近天然蛋白(55-60 kDa)。
- 原核表達(dá)(大腸桿菌):無糖基化修飾,分子量約為 47 kDa,需通過質(zhì)譜或 SDS-PAGE 驗證。
三、蛋白特性
1.
抗原性與免疫原性
- 中和表位核心:重組 VP2 蛋白包含 IBDV 的主要中和抗原表位(如 194-214、249-295 位氨基酸區(qū)域),可誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生高效中和抗體,保護(hù)法氏囊免受病毒攻擊。
- 構(gòu)象依賴性:其抗原活性高度依賴空間構(gòu)象,線性表位(如 200-210 位氨基酸)與構(gòu)象表位(如 250-260 位氨基酸形成的環(huán)區(qū))共同決定抗體結(jié)合效率。
2.
穩(wěn)定性與可溶性
- 真核表達(dá):桿狀病毒系統(tǒng)表達(dá)的重組 VP2 蛋白可溶性高,可分泌至培養(yǎng)基中,穩(wěn)定性較好(4℃可保存數(shù)周)。
- 原核表達(dá):大腸桿菌表達(dá)的 VP2 蛋白易形成包涵體,需通過變性劑(如 8M 尿素)溶解后復(fù)性,可溶性及活性較低,需優(yōu)化表達(dá)條件(如低溫誘導(dǎo)、分子伴侶共表達(dá))。
3.
變異與抗原漂移
- VP2 高變區(qū)氨基酸突變(如 256 位 Asn→Ile、222 位 Ser→Asn)可導(dǎo)致抗原性改變,是 IBDV 突破疫苗免疫的主要機(jī)制。
四、純化方式
根據(jù)重組 VP2 蛋白的表達(dá)系統(tǒng)與存在形式,常用純化方法如下:
1. 真核表達(dá)系統(tǒng)(以桿狀病毒為例)
- 表達(dá)形式:分泌型表達(dá)于昆蟲細(xì)胞培養(yǎng)基中,或存在于細(xì)胞裂解液中。
- 純化流程:
- 澄清:離心或過濾去除細(xì)胞碎片,收集上清液。
- 親和層析:利用重組 VP2 蛋白 C 端融合的標(biāo)簽(如 His-tag、GST-tag)進(jìn)行鎳柱(Ni-NTA)或谷胱甘肽瓊脂糖親和純化,特異性結(jié)合目標(biāo)蛋白。
- 離子交換層析:進(jìn)一步去除雜蛋白,優(yōu)化純度(純度可達(dá) 95% 以上)。
- 濃縮與復(fù)性:通過超濾離心濃縮蛋白,若存在少量聚集物,可通過透析復(fù)性處理。
2. 原核表達(dá)系統(tǒng)(大腸桿菌)
- 表達(dá)形式:多以包涵體形式存在于細(xì)菌沉淀中。
- 純化流程:
- 破菌:超聲或高壓均質(zhì)破碎細(xì)菌,離心收集包涵體。
- 溶解:用 8M 尿素或 6M 鹽酸胍溶解包涵體,加入還原劑(如 DTT)破壞錯誤折疊的二硫鍵。
- 親和純化:His-tag 標(biāo)記的 VP2 蛋白通過 Ni-NTA 柱純化,洗脫液含高濃度咪唑。
- 復(fù)性:梯度透析去除變性劑,同時加入氧化還原對(如 GSH/GSSG)促進(jìn)二硫鍵正確折疊,復(fù)性后通過凝膠過濾層析(如 Superdex 系列)去除聚集體。
3. 純化效果驗證
- SDS-PAGE 與 Western blot:檢測分子量及純度,重組 VP2 蛋白在凝膠中呈現(xiàn)單一清晰條帶(真核表達(dá)約 55 kDa,原核表達(dá)約 47 kDa)。
- ELISA 與中和試驗:驗證抗原活性,重組 VP2 蛋白需能特異性結(jié)合 IBDV 陽性血清,并誘導(dǎo)中和抗體產(chǎn)生。
五、不同純化方式的對比
純化方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場景
親和層析(Ni-NTA)
特異性高,操作簡便,適合初純化
依賴標(biāo)簽,可能影響蛋白活性
各類表達(dá)系統(tǒng)的初步純化
離子交換層析
可去除電荷差異的雜蛋白,提升純度
需優(yōu)化緩沖液 pH 及離子強(qiáng)度
精純階段(如疫苗抗原制備)
凝膠過濾層析
按分子量分離,可去除聚集體
處理量低,耗時較長
復(fù)性后蛋白的精細(xì)純化
親和層析 + 復(fù)性(原核)
可從包涵體中回收蛋白
復(fù)性效率低,易導(dǎo)致蛋白失活
大腸桿菌表達(dá)的重組 VP2 蛋白
重組 VP2 蛋白的結(jié)構(gòu)與分子量直接影響其抗原活性,而純化方式的選擇需結(jié)合表達(dá)系統(tǒng)特性(真核 / 原核)與應(yīng)用場景(診斷 / 疫苗)。真核表達(dá)系統(tǒng)(如桿狀病毒)因糖基化修飾完整、可溶性高,成為疫苗用重組 VP2 蛋白的首選;原核表達(dá)則需通過復(fù)雜復(fù)性工藝恢復(fù)活性,更適合科研或低成本診斷抗原制備。純化后的重組 VP2 蛋白需通過多維度驗證,確保其結(jié)構(gòu)完整性與免疫原性,為 IBD 防控提供有效工具。