APOBEC3A-HBc融合蛋白的克隆表达及其抗病毒作用研究

来源 :空军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haru
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背景:  人载脂蛋白B mRNA编辑酶催化多肽3A(Apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide-like 3A, APOBEC3A,或A3A),是细胞固有免疫的抗病毒功能因子之一,可使单链DNA或RNA的胞嘧啶残基脱氨基转化为尿嘧啶,重新编码病毒基因,能够抑制多种病毒的复制,如抑制乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)、人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)、人乳头瘤病毒(human papillomavirus, HPV)等病毒的复制。研究发现α干扰素(interferon α,IFN-α)可以上调肝细胞A3A表达,引发HBV共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA, cccDNA )的胞嘧啶残基脱氨基转变为尿嘧啶残基,进而启动剪辑切除修复(base-excision repair, BER)机制,导致cccDNA降解。该发现为治愈HBV带来希望。然而A3A脱氨基功能存在特异性问题,不仅对病毒等外源性DNA发挥脱氨基作用,也可对细胞基因组产生编辑作用,引起宿主细胞DNA损伤和基因组突变,影响其抗病毒效应和安全性。而乙肝病毒核心蛋白(hepatitis B virus core,HBc)具有特异结合HBV cccDNA和HBV mRNA的特性。为进一步提高A3A抑制HBV复制的效应,本课题拟构建A3A-HBc融合蛋白,以期增强A3A靶向结合HBV cccDNA和RNA的能力,从而增强其抗病毒效应。  目的:  为提高A3A抑制HBV复制的效应,构建载脂蛋白B mRNA编辑酶催化多肽3A (APOBEC3A,或A3A)与全长或截短体乙型肝炎病毒核心蛋白(HBc)的融合蛋白表达载体,研究融合蛋白在细胞内的表达和定位,并鉴定其胞嘧啶脱氨酶活性;最后初步研究其抗病毒作用。  方法:  (1)采用In-Fusion重组克隆方法,将含有A3A的PCR产物分别和含有全长HBc或四种C端截短体(HBc144S、HBc144E、HBc144AAA、HBc144A)的PCR扩增片段连接克隆入真核表达载体pcDNA3.0,分别构建真核表达载体pcA3A-HBc、pc A3A-HBc144S、pcA3A-HBc144E、pcA3A-HBc144AAA、pcA3A-HBc144A。将五种重组质粒分别转染常用的外源基因高表达细胞株HEK293T,通过Western blot鉴定五种融合蛋白的表达,免疫荧光细胞化学染色分析五种融合蛋白在 HEK293T 细胞中的定位分布,体外尿素变性PAGE法分析融合蛋白对单链DNA的胞苷脱氨酶活性。  ( 2 )通过共转染的方法在肝癌细胞 Huh7 中分别共转染 HBV 复制表达质粒pCH-3091与pcA3A质粒或五种融合蛋白的重组质粒,免疫荧光细胞化学染色法分析五种融合蛋白在细胞中的表达定位;CCK8 法和流式细胞技术检测五种融合蛋白对 Huh7 细胞毒性和细胞周期的影响;采用 ELISA 法检测培养细胞上清中 HBsAg和HBeAg的水平;实时定量PCR法检测细胞裂解液中HBV DNA的水平。  结果:  (1)DNA测序证实五种重组质粒构建成功;五种重组质粒都能在HEK293T细胞中表达融合蛋白,4种含截短体HBc的融合蛋白表达能力比含全长HBc融合蛋白的表达能力强;含全长HBc的融合蛋白A3A-HBc主要定位于细胞质,而含截短体HBc的融合蛋白(A3A-HBc144S、A3A-HBc144E、A3A-HBc144AAA、A3A-HBc144A)均主要定位于细胞核;含截短体HBc的融合蛋白与A3A对照的胞嘧啶脱氨基活性无显著差异,且均高于含全长HBc融合蛋的胞嘧啶脱氨基活性。  (2)在抗病毒实验的Huh7细胞模型中,含全长HBc的融合蛋白主要定位于细胞质;四种含截短体HBc的融合蛋白主要位于细胞核。五种融合蛋白对Huh7细胞毒性和周期影响不显著。  (3)在抗病毒实验模型Huh7细胞中,3天时,与空载体pcDNA3.0对照组相比, A3A-HBc144S、A3A-HBc144E、A3A-HBc144AAA、A3A-HBc144A 各组细胞上清中的HBsAg水平分别为(31.44±1.90%、11.42±2.74%、18.36±6.06%、43.76±0.66%, p<0.05);各组细胞上清中HBeAg的水平分别为59.51±2.61%(p<0.05)、32.95±2.47%(p<0.05)、45.86±2.61%,(p<0.05)和84.18±11.03%(p>0.05);各组细胞裂解液中HBV DNA的水平分别为75.65±2.68%、46.80±3.39%、58.04±9.21%、54.10±6.65%, p<0.05),其中融合蛋白A3A-HBc144E和A3A-HBc144AAA组HBsAg、HBeAg、HBV DNA 降低最显著。7 天时,上述各组细胞上清中的 HBsAg 水平分别为(56.85±9.79%、12.15±2.12%、21.32±7.24%、56.50±2.93%,p<0.05);各组细胞上清中HBeAg的水平分别为(64.91±12.14%、38.13±4.75%、42.28±0.06%,58.71±0.92%, p<0.05);各组细胞裂解液中 HBV DNA 的水平分别为 80.61±3.65%(p<0.05)、87.07±9.13%(p>0.05)、54.52±6.21%(p<0.05)、52.60±3.21%(p<0.05)。7天时, A3A-HBc144E 和 A3A-HBc144AAA 组 HBsAg、HBeAg 水平降低最显著,但是A3A-144E 组HBV DNA水平降低不显著。  结论:  (1)成功构建A3A与全长或截短体HBc的融合蛋白真核表达载体并在HEK293T细胞和Huh7细胞中表达。  (2)含截短体HBc的融合蛋白与A3A的胞嘧啶脱氨基活性相当,而含全长HBc融合蛋白的胞嘧啶脱氨基活性低于A3A的胞嘧啶脱氨基活性。  (3)含全长HBc融合蛋白主要定位于细胞质;四种截短体HBc融合蛋白主要位于细胞核。  (4)体外实验显示含截短体HBc的融合蛋白均具有潜在抑制HBV复制和表达的作用。其中两种融合蛋白(A3A-HBc144E和A3A-HBc144AAA)潜在的抑制作用较强,该研究为后续进一步研究抗病毒作用奠定实验基础。  (3)在抗病毒实验模型Huh7细胞中,3天时,与空载体pcDNA3.0对照组相比, A3A-HBc144S、A3A-HBc144E、A3A-HBc144AAA、A3A-HBc144A 各组细胞上清中的HBsAg水平分别为(31.44±1.90%、11.42±2.74%、18.36±6.06%、43.76±0.66%, p<0.05);各组细胞上清中HBeAg的水平分别为59.51±2.61%(p<0.05)、32.95±2.47%(p<0.05)、45.86±2.61%,(p<0.05)和84.18±11.03%(p>0.05);各组细胞裂解液中HBV DNA的水平分别为75.65±2.68%、46.80±3.39%、58.04±9.21%、54.10±6.65%, p<0.05),其中融合蛋白A3A-HBc144E和A3A-HBc144AAA组HBsAg、HBeAg、HBV DNA 降低最显著。7 天时,上述各组细胞上清中的 HBsAg 水平分别为(56.85±9.79%、12.15±2.12%、21.32±7.24%、56.50±2.93%,p<0.05);各组细胞上清中HBeAg的水平分别为(64.91±12.14%、38.13±4.75%、42.28±0.06%,58.71±0.92%, p<0.05);各组细胞裂解液中 HBV DNA 的水平分别为 80.61±3.65%(p<0.05)、87.07±9.13%(p>0.05)、54.52±6.21%(p<0.05)、52.60±3.21%(p<0.05)。7天时, A3A-HBc144E 和 A3A-HBc144AAA 组 HBsAg、HBeAg 水平降低最显著,但是A3A-144E 组HBV DNA水平降低不显著。  结论:  (1)成功构建A3A与全长或截短体HBc的融合蛋白真核表达载体并在HEK293T细胞和Huh7细胞中表达。  (2)含截短体HBc的融合蛋白与A3A的胞嘧啶脱氨基活性相当,而含全长HBc融合蛋白的胞嘧啶脱氨基活性低于A3A的胞嘧啶脱氨基活性。  (3)含全长HBc融合蛋白主要定位于细胞质;四种截短体HBc融合蛋白主要位于细胞核。  (4)体外实验显示含截短体HBc的融合蛋白均具有潜在抑制HBV复制和表达的作用。其中两种融合蛋白(A3A-HBc144E和A3A-HBc144AAA)潜在的抑制作用较强,该研究为后续进一步研究抗病毒作用奠定实验基础。
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