巨細(xì)胞病毒包膜糖蛋白復(fù)合物及糖蛋白基因多態(tài)性研究進(jìn)展

陳露燕 李偉 陶然 李華美 尚世強(qiáng)（通訊作者）

（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)中心 浙江 杭州 310051）

HCMV表現(xiàn)出廣泛的細(xì)胞嗜性，可感染多種組織和器官，導(dǎo)致腦、肝、肺、眼、耳、血液、腸道等各個器官損害。近幾年來，越來越多的研究表明，部分糖蛋白基因多態(tài)性與HCMV疾病的分布、臨床表現(xiàn)及嚴(yán)重程度有一定相關(guān)性。HCMV可以通過改變其gH/gL復(fù)合物的組成方式感染不同類型的細(xì)胞。本綜述將對于HCMV糖蛋白復(fù)合物、基因多態(tài)性及細(xì)胞嗜性研究情況進(jìn)行總結(jié)。

1.病毒包膜糖蛋白復(fù)合物和受體

HCMV的基因?yàn)榫€性雙股DNA分子，長約240kb，由長單一序列（long unique sequence，UL）和短單一序列（short unique sequence，US）組成。整個基因組有208個開放閱讀框（open reading frame，ORF），編碼約178種多肽，分為衣殼蛋白、被膜蛋白和包膜糖蛋白。其中包膜糖蛋白是病毒最外層的雙層脂質(zhì)包膜的主要成分，在病毒進(jìn)入細(xì)胞及細(xì)胞與細(xì)胞間擴(kuò)散都起著重要作用。1990年，Chee,M.S.[1]首次發(fā)表了完整的HCMV基因組序列，在此之前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三種由二硫鍵連接的病毒包膜糖蛋白復(fù)合物（glycoprotein complex，gC），這些復(fù)合物最初被命名為gC-I、gC-Ⅱ和gC-Ⅲ[2]，它們在HCMV進(jìn)入細(xì)胞的過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。病毒基因編碼每個復(fù)合體的組成部分，如gB三聚體、gM/gN二聚體、gH/gL/gO三聚體復(fù)合物、gH/gL/UL128/UL130/UL131五聚體復(fù)合物（pentamer complex，PC）、gH/UL116（新發(fā)現(xiàn)的具有UL116的gH復(fù)合物）。

1.1 gB三聚體

gB是由UL55編碼，合成為160kD的前體，在高爾基體中裂解，產(chǎn)生116 kD和55 kD片段，這些片段之間仍然由二硫鍵相互連接。三個gB組成的三聚體復(fù)合物被命名為gC-I，是一種廣泛存在于皰疹病毒科的保守糖蛋白，在病毒與細(xì)胞膜融合過程中起重要介導(dǎo)作用。目前已發(fā)現(xiàn)許多細(xì)胞表面蛋白可能是gB受體，包括表皮生長因子受體（EGFR），血小板源生長因子受體α（PDGFRα）和整合素。近年來，gB是疫苗開發(fā)最重要的抗原靶點(diǎn)，gB/MF59已結(jié)束二期臨床試驗(yàn)[3]。

目前確定的gB基因型有4種，此外，在一個中國造血干細(xì)胞移植受者中發(fā)現(xiàn)了一個新的gB基因型并命名為gB5[4]。李梨平等研究發(fā)現(xiàn)[5]gB1型是導(dǎo)致嬰幼兒肝臟、腦部疾病的主要基因型。易思思等[6]研究發(fā)現(xiàn)，嬰兒肝病綜合征患者中g(shù)B基因型主要以gB1型為主占56.9%；血小板減少癥患者中g(shù)B基因型分布較均衡；而在神經(jīng)性耳聾患者中g(shù)B4型占40.5%，其次為gB1型占24.3%，數(shù)據(jù)表明嬰兒肝病綜合征和神經(jīng)性耳聾與HCMV的gB分型密切相關(guān)。

1.2 gM/gN二聚體

gM/gN由糖蛋白M（gM）和N（gN）通過二硫鍵組成異二聚體，又稱為gC-Ⅱ。gM為N端糖基化的Ⅲ型跨膜糖蛋白（transmembrane，TM），分子量為48Kd，具有7個TM螺旋，gN為單通道型廣泛O端糖基化的I型TM，分子量約為18kd。gM/gN復(fù)合物在宿主細(xì)胞附著過程中起關(guān)鍵作用，主要通過結(jié)合細(xì)胞表面肝素吸附到細(xì)胞上；gM/gN在病毒傳播過程中也參與病毒粒子組裝和二次包膜；gM/gN也是體液免疫應(yīng)答的重要靶點(diǎn)[7]。

gM目前未發(fā)現(xiàn)基因多態(tài)性。而gN編碼序列在HCMV株間差異顯著，有g(shù)N1、gN2、gN3、gN4四個主要基因型，gN3、gN4各分2個和4個亞型，分別為gN3a、gN3b、gN4a、gN4b、gN4c和gN4d。Pignatelli S等[8]的研究顯示，先天性HCMV感染gN基因分布與總體一致。gN1和gN3a是毒力最溫和的基因型，以無癥狀感染為主；而gN4基因型則毒力較強(qiáng)，大多出現(xiàn)癥狀性感染，容易導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育不良。Paradowska等[9]研究顯示，gN3b，gN4b，gN4c在波蘭人群中最為流行；gN4基因型與神經(jīng)系統(tǒng)異常相關(guān)；且gN2與gN4 基因型早期容易出現(xiàn)嚴(yán)重HCMV感染相關(guān)臨床表現(xiàn)，而gN1 和gN3b 基因型的致病性較弱。國內(nèi)研究顯示，gN3a基因型在中國造血干細(xì)胞移植（HSCT）接受者中最普遍，但gN基因分型與HSCT患者的臨床特征無明顯相關(guān)[10]。

1.3 gH/gL/GO三聚體復(fù)合物

gH/gL/gO是一種異三聚體復(fù)合物，又名gC-Ⅲ，gH（UL75）和gL（UL115）的異質(zhì)二聚體與gO以二硫相連。gO是一種由UL74編碼的N端糖基化多肽。所有的皰疹病毒均編碼gH/gL復(fù)合物，gH/gL和gB一起構(gòu)成了皰疹病毒膜融合的“核心”機(jī)制。gH是誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答的主要靶點(diǎn)，因此也是亞單位疫苗研制的靶點(diǎn)之一。而gO只在β皰疹病毒中發(fā)現(xiàn)。gO參與病毒二次包膜并促進(jìn)病毒顆粒釋放，并且存在gH和gB抗體的情況下能顯著促進(jìn)病毒局部傳播，有助于HCMV抵抗宿主體液免疫反應(yīng)，gO缺失突變病毒不能感染成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞，是病毒顆粒無細(xì)胞傳播所必需的[11]。

gH基因具有更高的保守性，僅分為gH1型（AD169株）和gH2型（TOWNE株）。Paradowska E等[12]研究發(fā)現(xiàn)，嬰幼兒感染CMV gH1 基因型增加了感覺神經(jīng)性耳聾風(fēng)險。在移植患者中，gH基因型別與疾病嚴(yán)重程度有關(guān)。Ishibashi等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在移植患者中，供受者gH 型別相匹配的腎臟移植患者的急性移植排斥反應(yīng)、HCMV感染臨床表現(xiàn)以及抗原血癥水平均明顯低于非匹配患者。先天性巨細(xì)胞病毒感染中有11%是通過母體巨細(xì)胞病毒再感染發(fā)生的，母體體液免疫不能預(yù)防先天性CMV感染另一gH亞型。

1.4 gH/gL/UL128/UL130/UL131五聚體復(fù)合物

gH/gL/UL128/UL130/UL131是第二個被發(fā)現(xiàn)的HCMV gH/gL復(fù)合物，現(xiàn)通常被稱為“五聚體”。五聚體是由gH/gL異二聚體結(jié)合由UL128、UL130和UL131（也稱為UL131A）組成的三聚體而成。UL128-UL131是白細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞感染所必需的糖蛋白。Martinez-Martin等[14]研究證明了神經(jīng)纖毛蛋白2(Nrp2)為五聚體參與細(xì)胞融合過程中的受體，同時也發(fā)現(xiàn)了一些細(xì)胞因子可能作為輔助受體參與膜融合，如轉(zhuǎn)化生長因子受體3型(TGFRⅢ)和神經(jīng)調(diào)節(jié)素2型(NRG2)輔助結(jié)合gH/gL/gO，血栓調(diào)節(jié)素(THBD)、白細(xì)胞免疫球蛋白樣受體亞家族B成員3(LILRB3)、免疫球蛋白-Fc受體(FCAR)和CD46輔助結(jié)合五聚物。不過，這些細(xì)胞因子輔助HCMV膜融合的生物學(xué)相關(guān)性還有待研究。

2.HCMV細(xì)胞嗜性

HCMV包膜糖蛋白復(fù)合物的分布比例決定了病毒的細(xì)胞嗜性，gH/gL/gO三聚體是HCMV進(jìn)入所有細(xì)胞所必需，而五聚體是HCMV進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞或上皮細(xì)胞所必需[15]。gL多肽鏈中144位的半胱氨酸(Cys144)與UL128-Cys162或gO-Cys351形成二硫鍵結(jié)合，形成五聚體或三聚體復(fù)合物。各病毒株間兩種糖蛋白復(fù)合物所含比例不同，Tr、Tb40/E、Ad169和Ph病毒株所含的gH/gL/gO遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于gH/gL/UL128-131，而Merlin株所含的大部分gH/gL/UL128-131。盡管感染細(xì)胞中存在大量未結(jié)合的gO，在病毒粒子裝配過程中，gO和UL128-131蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)中競爭與gH/gL結(jié)合，導(dǎo)致了不同病毒株間三聚體和五聚體比例存在差異。這表明，在與UL128-131競爭結(jié)合GH/GL時，Merlin株gO的競爭力低于其他gO亞型[16]。

由于不同病毒株間存在基因型別差異，糖蛋白基因多態(tài)性可能影響病毒包膜糖蛋白復(fù)合物分布。與gO1c型相比，gO4型表現(xiàn)出較強(qiáng)的上皮細(xì)胞嗜性，導(dǎo)致病毒在上皮細(xì)胞復(fù)制時釋放量更高。在gO1c中突變保守區(qū)半胱氨酸時，未觀察到病毒無細(xì)胞感染性的下降。在gO4中，保守區(qū)半胱氨酸突變卻導(dǎo)致無細(xì)胞感染性的顯著降低。可見，兩種gO基因型在功能特性上的差異表現(xiàn)為上皮細(xì)胞感染能力的不同以及對嚴(yán)格保守的半胱氨酸殘基突變的反應(yīng)不同。

病毒因子參與調(diào)解糖蛋白復(fù)合物。最新研究報道，病毒因子UL148通過與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解（ERAD）機(jī)制相互作用并減緩gO降解，促進(jìn)gH/gL/gO三聚體表達(dá)，UL148缺失突變可減少gH/gL/gO三聚體表達(dá)并增強(qiáng)病毒在上皮細(xì)胞的復(fù)制[17]。US16是最近發(fā)現(xiàn)的影響HCMV病毒粒子中g(shù)H/gL復(fù)合物組成的另一個病毒因子，US16缺失突變病毒無法將五聚體結(jié)合到子代病毒粒子中，因此無法有效感染上皮細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞[18]。

綜上所述，HCMV糖蛋白復(fù)合物在病毒進(jìn)入細(xì)胞及傳播過程中起重要作用，其基因多態(tài)性可能導(dǎo)致病毒包膜糖蛋白復(fù)合物分布差異，從而影響病毒株的細(xì)胞嗜性。病毒感染不同的細(xì)胞、組織可出現(xiàn)臨床表現(xiàn)差異，影響疾病的診斷、治療和預(yù)后。然而HCMV對細(xì)胞嗜性的調(diào)節(jié)方式尚需進(jìn)一步研究，尤其是不同基因亞型與細(xì)胞嗜性的關(guān)系及調(diào)節(jié)機(jī)制研究仍需進(jìn)一步深入，為臨床HCMV感染的檢測、治療、預(yù)后評估以及疫苗的研究提供幫助。