淺析仙臺病毒的結構及誘導細胞融合的機制

馬曉慧　郭燕

摘要：仙臺病毒是動物細胞融合重要的誘導劑，本文從仙臺病毒作為細胞融合誘導劑的發現歷程，仙臺病毒的結構，誘導細胞融合的機制、步驟，及仙臺病毒有關的研究進展等方面做了具體的闡釋，以期幫助老師和同學更好的認識仙臺病毒，有利于學生和老師對于《選修三》中動物細胞工程相關內容的理解。

關鍵詞：仙臺病毒 ；細胞融合；選修三

中圖分類號：G672 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2016）01-0232-01

動物細胞融合是高中生物選修三細胞工程中的重要內容，是學生學習單克隆抗體技術及其他動物細胞工程的的基礎，即細胞雜交，是二十世紀五十年代細胞學中出現的一種新技術。細胞融合由廣義而言， 就是兩個或兩個以上細胞合并形成一個細胞的過程，從狹義來講是在離體的條件下， 用人工的方法把兩個或兩個以上的細胞合并。使體細胞雜交而形成一個新的雜種細胞。這就是我們通常所指的細胞融合。細胞融合的方法有兩種：一、自發融合，即兩個細胞緊靠在一起，不經任何誘導劑處理， 能相互融合。二、誘導融合，即兩個細胞雖靠在一起， 但必須要經過誘導劑的處理才能融合。60年代初， 病毒融合技術逐漸興起。作為重要的病毒誘導劑，課本對仙臺病毒的介紹比較少，本文從仙臺病毒的結構，作用機理，研究方向等方面做以具體闡釋，以期幫助老師和同學更好的認識仙臺病毒，更好的理解細胞融合的過程。

1.仙臺病毒作為細胞融合誘導劑的發現歷程

1958 年， 日本的岡田善雄（Okada） 用副粘病毒中的日本血球凝集病毒（HVJ）誘導動物細胞融合， 取得良好效果。這以后， 許多學者用紫外線滅活的誘導人的KB細胞和小鼠的Ehrlich腹水癌細胞、人的Hela細胞和搖蚊的體細胞、人的體細胞與小白鼠的體細胞進行融合， 都獲得成功。實驗證明，HVJ病毒可以將任何兩個遠緣物種的體細胞誘導融合在一起。HVJ病毒也稱為副流感病毒一號。它是日本仙臺東北大學醫學院N.I.石田和他的同事首次從小鼠體內分離出來的， 所以稱為仙臺病毒[1]。其后，Harris和Klein等在Okada 工作的基礎上， 進一步用滅活仙臺病毒誘導雜種細胞融合， 并獲得成功[2][3]。此外， 疙疹、麻疹、流感等十余種病毒也相繼用于細胞融合。由于仙臺病毒誘導細胞融合法較簡便， 特別是許多種類的細胞對其敏感， 所以， 常選用仙臺病毒作為細胞融合的誘導劑。

2.仙臺病毒的結構

仙臺病毒為什么能有效地誘導動物細胞融合呢？這還得從它的結構談起。仙臺病毒是副粘病毒科家族的一員，是一個具有細胞融合活性的有包膜病毒。仙臺病毒的核衣殼由15kb的負鏈基因組RNA和病毒的核衣殼（NP）蛋白、磷（P）蛋白和大（L）蛋白組成.包圍著核衣殼的是病毒的包膜，基質（M）蛋白排列在膜的內表面，2個跨膜糖蛋白一血凝素神經氨酸酶（HN）蛋白和融合（F）蛋白則在包膜外表面形成突起.仙臺病毒包膜表面的這兩個糖蛋白和宿主細胞膜相互作用從而啟動病毒感染過程[4]。仙臺病毒誘導細胞融合的能力與其質膜表面兩種糖蛋白有關，一種是F蛋白，它具有膜融合作用。F蛋白可以介導病毒一細胞融合或細胞一細胞融合，具有溶血活性。另一種是HN蛋白，能使病毒吸附在細胞膜表面，具有凝集素的作用。HN蛋白具有血凝素和神經氨酸酶活性，血凝活性可使病毒和細胞表面含唾液酸的受體結合，使病毒吸附到細胞表面。HN蛋白還具有神經氨酸酶活性，使細胞表面的受體失活，使病毒從細胞表面脫落[5]。

3.仙臺病毒誘導細胞融合的機制

通過電鏡照片證明，病毒顆粒嵌入在相鄰細胞的細胞膜之間或埋入許多細胞表面的微絨毛內。故有的認為， 病毒顆粒本身可能起著一種粘合劑的作用， 它把兩個相接觸的細胞膜有力地粘著在一起Okada還認為， 病毒使細胞膜產生一些斷裂，當兩個細胞表面上的這些斷裂接合時它們就觸合在一起。Okada和Yamada認為細胞融合的過程是一種需要能的反應，細胞膜的穿通， 周邊連接部的修復， 都需ATP[6]。在37℃ 時， 病毒與細胞膜發生反應， 細胞膜被破壞， 此時需要Ca2+和Mg2+。最適pH為8.0 -8.2。

目前多數認為：當兩個細胞的表面緊密接觸時， 病毒能使細胞膜斷破。使兩個細胞的細胞質經過破口， 互相接觸，通道擴大，逐步造成細胞的融合[7]。

4.仙臺病毒誘導細胞融合的步驟

使用仙臺病毒誘導細胞融合的方法，大致可分為四步， 即將親本細胞分別制成懸液， 混合離心而后將沉積細胞懸于1mL滅活的仙臺病毒懸液，置冰浴間歇搖動20分鐘， 使細胞凝集，再將溫度上升到37℃， 間歇搖動30分鐘， 使其進行融合最后洗去病毒， 即可將融合物懸浮于選擇性培養基進行培養若親本細胞是單層生長的貼壁細胞， 則可將病毒直接加入兩親本細胞的混合培養物中且其融合也比懸浮細胞容易培養。使用仙臺病毒的優點是各種動物細胞都適宜， 但它不穩定， 制備繁瑣， 且在保存過程中活讓會下降[8]。

5.仙臺病毒研究進展

20世紀90年代以后，隨著分子生物學技術的完善，特別是反向遺傳學技術的應用在仙臺病毒基因結構與功能，膜融合的分子機制及重組疫苗等方面的研究得到不斷的深入。目前對仙臺病毒HN蛋白的研究主要集中在HN蛋白與F蛋白的相互作用以及HN蛋白在膜融合中的作用[9]。

參考文獻：

[1] 李鴻昌.細胞雜交與病毒.生物學通報，1983，2：22-23.

[2] Harris.H， Klein.G Nature 1969 224-1315

[3] Klein.G，et al.J Cell Sc 1971；8-659

[4] 翟新驗，盧勝明，劉 鈞.仙臺病毒的結構和感染動物的診斷.實驗動物科學與管理，2005 ，2：55-57

[5] 吉村哲郎.生化學，1985，57：127

[6] Okada，y；Exptl Cell Res.1962，26：98

[7] 方之平，孫 深.細胞融合技術。華中農學院學報，1983，2（2）： 94-95

[8] 周顯青.細胞融合的研究和發展.淄博師專學報，1995，2：52-54

[9] 袁立軍，李曉眠，李 梅.仙臺病毒基因結構與功能的研究進展.中國病原生物學雜志，2006，1（6）： 462-464