烟草花叶病毒(TMV)基因编码蛋白研究进展

烟草花叶病毒（TMV）基因编码蛋白研究进展摘要：烟草花叶病毒属基因组编码四种蛋白，大小分别为126kD、183kD、30kD和17.5kD.本文综述了近年来有关这四个蛋白质的表达、功能和外壳蛋白合成抑制物等方面的一些研究结果，以期为这方面的研究提供理论依据。

关键词：TMV基因编码蛋白表达功能烟草花叶病毒（Tobaccomosaicvirus，TMV）属于烟草花叶病毒属。

该属基因组编码四种蛋白，大小分别为126kD、183kD、30kD和17.5kD.其中126kD和183kD蛋白参与病毒的复制，称为RNA依赖的RNA聚合酶（RNAdependentRNApolymerase，RdRP）的亚基；183kD的蛋白是126kD 蛋白的阅读框终止子通读的产物；30kD蛋白参与病毒在寄主细胞间的移动，称为运动蛋白（Movementpro2tein，MP）；17.5kD的蛋白为病毒的外壳蛋白（Capsidprotein，CP）。

烟草花叶病毒（TMV）侵染后30～40小时感病叶内126KDa和183KDa蛋白质达到高水平；外壳蛋白在侵染后10小时才开始合成，30～40小时达到高峰；相比之下，体内30KDa蛋白质早就出现，在侵染后20小时达最高值，这很可能与30KDa涉及负责病毒在细胞与细胞间的转运有关。

1 126kD/183kD蛋白1.11 26kD/183kD蛋白表达烟草花叶病毒通过机械伤口或者借助媒介昆虫进入细胞内，在病毒颗粒部分脱壳露出基因RNA的5′端时即侵染后1-10分钟内，翻译开始首先合成126KDa和183KDa的两种蛋白质。

183KDa 是由126KDa基通读而产生，Tyr插在这个琥珀型终止子上，有6个保守的核苷酸［1］。

1.21 26kD/183kD蛋白功能烟草花叶病毒复制所需依赖的RNA的聚合酶由两部分组成：一是由寄主提供的亚基，一是由病毒编码的特异的复制酶亚基组合成有专一性的全酶。

[2]183KDa有RNA依赖的RNA聚合酶的结构，126KDa的C端有类似于螺旋酶和甲基转移酶的基本结构［3，4］。

所以，这两种蛋白质再TMVRNA的复制过程中起重要的作用。

但仅有183KDa，TMV的复制效率低，仅有126KDa则不能复制［3］。

TMV的通读产物（183KDa）的复制酶亚基再侵染后20～30分钟，即合成足够量的进行TMA-RNA的复制。

2 运动蛋白（MP）2.2 运动蛋白的表达运动蛋白（MP）是TMV的运动蛋白质，在整个TMV的表达蛋白质中比例很小。

运动蛋白是在病毒复制过程中形成的。

以TMV-RNA为模板的3′-端开始复制合成全长的（-）RNA，形成双链，称复制型RNA（replicative，RF型）。

在感病细胞与膜相连的病毒合成中除发现RF型外，也发现有以（—）RNA为模板同时合成多达5～6条的（+）RNA，称为复制中间型（replicativeintermediate，RI型）。

这些（+）RNA的出路有三：一是被外壳蛋白包装形成子代病毒颗粒；二是进一步作为模板形成RF→RI；三是做mRNA，而1.5Kb和0.7kb分别翻译为30KDa和外壳蛋白。

2.2 运动蛋白的功能李艳利等[5]DNA序列分析表明，烟草花叶病运动蛋白的基因全长为807bp.目前认为30K对病毒RNA的复制没有影响，不存在与复制有关的顺式作用元件［3］。

TMV的运动蛋白与TMV在植株体内扩散密切相关[6]，主要功能是介导TMV在临近细胞间的运动（Cell-to-cellmovement）[7]，且MP的功能是高度保守的。

研究表明MP定位于胞间连丝（Plasmodesma）[8].可能与细胞骨架的某些因子形成一种核孔复合物，有利于转运TMV基因组通过植株的维管系统，侵染整个植株[9，10].而30KDa蛋白质与新合成的子代病毒RNA结合产生有两个重要影响：一是使TMA-RNA 不折叠而成舒展的线性；二是使胞间连丝改变构型，通道变宽，30KDa蛋白质-RNA复制物可鱼贯通过[11].因此，30KDa蛋白质较早地以亚基因组形成被表达，有助于病毒在体内的扩展和增殖。

序列分析表明TMV运动蛋白有类似黄瓜花叶病毒（CMV）的运动蛋白2b有核定位信号[12]，而2b是基因沉默的抑制因子[13].现在已经知道，CMV的2b蛋白不仅具有抑制植物自我保护的基因沉默作用，进而侵染植物，而且对于病毒本身在植株体内的长距离运输（Longdistancetransportation）也是必不可少的[14]，所以CMV的寄主极广。

而TMV的MP蛋白无论在基因的保守区和功能都与CMV的2b蛋白有相似性，所以，TMV的MP是否具有抑制转录后基因沉默的功能，值得进一步研究。

3 外壳蛋白（CP）3.1 外壳蛋白的表达与功能TMV的外壳蛋白有156～161个氨基酸，共有2130个亚基，亚基右螺旋排列，螺距2.3mm，每转有亚基161/3个。

外壳蛋白质在侵染细胞中表达量是最大的，占整个细胞总蛋白质的10%.复制过程种，形成的部分（+）RNAmRNA，而0.7kb翻译为外壳蛋白。

外壳蛋白对TMVRNA具有保护作用。

单纯的TMVRNA也有感染性，但是要比有蛋白包被的TMVRNA大1000倍的量才能引起感染，就是由于缺乏病毒衣壳蛋白的保护，而容易被细胞内的酶降解。

即使是部分被病毒衣壳蛋白包装的病毒粒子也比相应的完整病毒粒对寄主的侵染活性低的多[15].外壳蛋白不仅是病毒粒子的结构亚基，同时协同介导病毒的长距离运动［16］。

而且TMV在植物体内的移动必须以外壳蛋白聚集体的形成为前提。

已经有试验证明了外壳蛋白的不同部分基因突变会对病毒的运动产生不同的影响。

3.2 抗外壳蛋白物质研究很多抗TMV药物都是通过抑制外壳蛋白的合成或者干扰外壳蛋白的聚合来实现对病毒的复制和传播的控制。

嘧肽霉素通过对抑制病毒对蛋白质合成前提物质的吸收，能有效地抑制病毒外壳蛋白质的合成[17].侯玉霞等[18]研究了紫草中的活性物质PZ1对TMV-RNA和外壳蛋白的合成均有抑制作用，而且抑制率相近。

由此她推测PZ1可能直接作用于抑制TMV-RNA合成，间接影响了蛋白质的合成。

陈梅等[19]研究了植物激活蛋白对烟草花叶病毒RNA及外壳蛋白的抑制作用。

结果表明，烟草经植物激活蛋白处理后，用ELISA和Wester方法检测烟草花叶病毒外壳蛋白的含量，处理分别比对照减少20.7%和25.0%.病毒装卸过程中，病毒衣壳蛋白必须形成一定程度的多聚体，然后在于病毒核酸进一步装配，使之形成完整的病毒颗粒。

衣壳蛋白的聚合程度受温度和PH值等外界环境因素的影响，其中与温度的变化称正相关。

陈梅等认为植物激活蛋白显著干扰烟草花叶病毒外壳蛋白的体外聚合过程，22～37℃条件下其干扰作用达显著水平。

江山等[20]研究认为，PH=7时抗植物病毒剂E-30（alkanemonosulfonate）对病毒衣壳蛋白的体外聚合过程有很强的抑制作用，E-30与病毒蛋白直接作用时候能引起病毒蛋白颗粒的断裂。

4 展望随着病毒学和病毒分子生物学研究的深入，烟草花叶病毒（TMV）基因表达蛋白的功能和作用机理等将进一步的了解，这会对各种抗病毒制剂的研制和烟草花叶病防治带来新的前景。

4.1 各蛋白功能的全面研究烟草花叶病毒蛋白在病毒复制传播等过程中的功能已经有一定的了解，但是这些蛋白的功能是否仅限于此，是否存在其他的一些不为人知的功能，值得深入的探索。

如根据TMV的运动蛋白与CMV的2b蛋白的相似性，TMV的运动是否也具备2b蛋白所具有的抑制转录后基因沉默的功能，值得进一步研究。

4.2 蛋白作用机理的深入研究各烟草花叶病毒（TMV）基因表达蛋白的功能虽有一定了解，但是某些蛋白的功能发挥机理仍然不清楚。

深入了解这些蛋白的功能发挥机制，对于烟草花叶病毒的防治将有重要意义。

如运动蛋白在病毒流动过程中的具体机制就值得研究。

4.3 蛋白与寄主细胞互作关系研究TMV的基因组有严格的组织结构，各种蛋白质的表达受到精确的调节，但这些蛋白与寄主细胞的互作关系，值得进一步探讨。

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