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水稻矮缩病毒(Rice dwarf virus,RDV)是具有12条双链RNA基因组组分的植物呼肠孤病毒。水稻矮缩病毒基因组组分S6编码的非结构蛋白Pns6是该病毒的运动蛋白。本实验室以前的研究表明,Pns6能互补由于25K蛋白突变造成的运动缺陷的马铃薯X病毒的细胞间运动,由此推测Pns6具有和25K蛋白类似的生化活性。因此对Pns6进行了ATP酶(ATPase)、RNA结合和RNA解旋酶(RNA helicase)活性的研究。
蛋白质一级序列分析的结果表明,Pns6的N端富含碱性氨基酸,Pns6的内部含有可能的跨膜区和ATP酶的保守模式GKS。根据序列分析的结果,构建了一系列缺失突变和一个三氨基酸突变,以分析目的活性的作用中心。
将S6和突变体构建到表达载体pGEX-4T-1和pET28a上,纯化得到目的蛋白。使用薄层层析和孔雀石绿法对Pns6和突变体蛋白进行研究发现,Pns6具有ATP酶活性,该活性依赖于Mg2+,但不依赖于Ca2+。GKS序列的突变显著降低了Pns6的ATP酶活性,该保守序列和ATP酶活性相关。缺失突变体的活性分析显示,C端(即第296-514位氨基酸)是ATP酶的一个活性中心。
通过north-western blotting和凝胶阻滞实验证明Pns6具有RNA结合活性。Pns6可以和双链RNA(dsRNA)以序列非特异的方式结合,而和单链RNA(ssRNA)结合时具有序列选择性。水稻矮缩病毒的基因组两末端具有保守序列:5’端为GGNAAA,3’端为UGAU/CGAU。不同RNA探针间的竞争性结合实验证明和ssRNA结合时,Pns6对保守序列的结合能力强于随机序列和RDV非保守序列。同时,Pns6对于正义链的结合强于反义链。比较Pns6对ssRNA和双链RNA结合能力时发现,过量的双链RNA不影响Pns6对保守单链的结合。Mg2+存在能严重影响Pns6和ssRNA的结合。总之,Pns6对于RDV两端的保守序列,特别是保守序列正义链单链有特异性结合。在植物病毒的运动蛋白中,已知的运动蛋白对RNA或DNA均以序列非特异性方式结合。这是首次在植物呼肠孤病毒属中发现运动蛋白具有序列特异的RNA结合活性。通过north-western blotting和凝胶阻滞实验均证明N端(即第1-200位氨基酸)是Pns6的RNA结合中心。
对Pns6进行RNA解旋酶活性分析表明,Pns6不具有显著的解旋酶活性。
利用绿色荧光蛋白(GFP)融合定位观察了Pns6和突变体在昆虫细胞中的定位情况,发现Pns6可以定位于细胞膜、核膜和核。
综上所述,Pns6是一个多功能蛋白,具有多种生化活性。根据已有结果,推测Pns6在水稻矮缩病毒的细胞间运动过程中,特别是早期侵染过程中,可能特异地结合病毒mRNA两端的保守序列,形成核酸蛋白复合体,通过膜定位运动到胞间连丝,依靠ATP酶活性提供运动动力经过胞间连丝进入相邻细胞,从而实现病毒转运。