浅析仙台病毒的结构及诱导细胞融合的机制

摘要：仙台病毒是动物细胞融合重要的诱导剂，本文从仙台病毒作为细胞融合诱导剂的发现历程，仙台病毒的结构，诱导细胞融合的机制、步骤，及仙台病毒有关的研究进展等方面做了具体的阐释，以期帮助老师和同学更好的认识仙台病毒，有利于学生和老师对于《选修三》中动物细胞工程相关内容的理解。

关键词：仙台病毒 ；细胞融合；选修三

中图分类号：G672 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2016）01-0232-01

动物细胞融合是高中生物选修三细胞工程中的重要内容，是学生学习单克隆抗体技术及其他动物细胞工程的的基础，即细胞杂交，是二十世纪五十年代细胞学中出现的一种新技术。细胞融合由广义而言， 就是两个或两个以上细胞合并形成一个细胞的过程，从狭义来讲是在离体的条件下， 用人工的方法把两个或两个以上的细胞合并。使体细胞杂交而形成一个新的杂种细胞。这就是我们通常所指的细胞融合。细胞融合的方法有两种：一、自发融合，即两个细胞紧靠在一起，不经任何诱导剂处理， 能相互融合。二、诱导融合，即两个细胞虽靠在一起， 但必须要经过诱导剂的处理才能融合。60年代初， 病毒融合技术逐渐兴起。作为重要的病毒诱导剂，课本对仙台病毒的介绍比较少，本文从仙台病毒的结构，作用机理，研究方向等方面做以具体阐释，以期帮助老师和同学更好的认识仙台病毒，更好的理解细胞融合的过程。

1.仙台病毒作为细胞融合诱导剂的发现历程

1958 年， 日本的冈田善雄（Okada） 用副粘病毒中的日本血球凝集病毒（HVJ）诱导动物细胞融合， 取得良好效果。这以后， 许多学者用紫外线灭活的诱导人的KB细胞和小鼠的Ehrlich腹水癌细胞、人的Hela细胞和摇蚊的体细胞、人的体细胞与小白鼠的体细胞进行融合， 都获得成功。实验证明，HVJ病毒可以将任何两个远缘物种的体细胞诱导融合在一起。HVJ病毒也称为副流感病毒一号。它是日本仙台东北大学医学院N.I.石田和他的同事首次从小鼠体内分离出来的， 所以称为仙台病毒[1]。其后，Harris和Klein等在Okada 工作的基础上， 进一步用灭活仙台病毒诱导杂种细胞融合， 并获得成功[2][3]。此外， 疙疹、麻疹、流感等十余种病毒也相继用于细胞融合。由于仙台病毒诱导细胞融合法较简便， 特别是许多种类的细胞对其敏感， 所以， 常选用仙台病毒作为细胞融合的诱导剂。

2.仙台病毒的结构

仙台病毒为什么能有效地诱导动物细胞融合呢？这还得从它的结构谈起。仙台病毒是副粘病毒科家族的一员，是一个具有细胞融合活性的有包膜病毒。仙台病毒的核衣壳由15kb的负链基因组RNA和病毒的核衣壳（NP）蛋白、磷（P）蛋白和大（L）蛋白组成.包围着核衣壳的是病毒的包膜，基质（M）蛋白排列在膜的内表面，2个跨膜糖蛋白一血凝素神经氨酸酶（HN）蛋白和融合（F）蛋白则在包膜外表面形成突起.仙台病毒包膜表面的这两个糖蛋白和宿主细胞膜相互作用从而启动病毒感染过程[4]。仙台病毒诱导细胞融合的能力与其质膜表面两种糖蛋白有关，一种是F蛋白，它具有膜融合作用。F蛋白可以介导病毒一细胞融合或细胞一细胞融合，具有溶血活性。另一种是HN蛋白，能使病毒吸附在细胞膜表面，具有凝集素的作用。HN蛋白具有血凝素和神经氨酸酶活性，血凝活性可使病毒和细胞表面含唾液酸的受体结合，使病毒吸附到细胞表面。HN蛋白还具有神经氨酸酶活性，使细胞表面的受体失活，使病毒从细胞表面脱落[5]。

3.仙台病毒诱导细胞融合的机制

通过电镜照片证明，病毒颗粒嵌入在相邻细胞的细胞膜之间或埋入许多细胞表面的微绒毛内。故有的认为， 病毒颗粒本身可能起着一种粘合剂的作用， 它把两个相接触的细胞膜有力地粘着在一起Okada还认为， 病毒使细胞膜产生一些断裂，当两个细胞表面上的这些断裂接合时它们就触合在一起。Okada和Yamada认为细胞融合的过程是一种需要能的反应，细胞膜的穿通， 周边连接部的修复， 都需ATP[6]。在37℃ 时， 病毒与细胞膜发生反应， 细胞膜被破坏， 此时需要Ca2+和Mg2+。最适pH为8.0 -8.2。

目前多数认为：当两个细胞的表面紧密接触时， 病毒能使细胞膜断破。使两个细胞的细胞质经过破口， 互相接触，通道扩大，逐步造成细胞的融合[7]。

4.仙台病毒诱导细胞融合的步骤

使用仙台病毒诱导细胞融合的方法，大致可分为四步， 即将亲本细胞分别制成悬液， 混合离心而后将沉积细胞悬于1mL灭活的仙台病毒悬液，置冰浴间歇摇动20分钟， 使细胞凝集，再将温度上升到37℃， 间歇摇动30分钟， 使其进行融合最后洗去病毒， 即可将融合物悬浮于选择性培养基进行培养若亲本细胞是单层生长的贴壁细胞， 则可将病毒直接加入两亲本细胞的混合培养物中且其融合也比悬浮细胞容易培养。使用仙台病毒的优点是各种动物细胞都适宜， 但它不稳定， 制备繁琐， 且在保存过程中活让会下降[8]。

5.仙台病毒研究进展

20世纪90年代以后，随着分子生物学技术的完善，特别是反向遗传学技术的应用在仙台病毒基因结构与功能，膜融合的分子机制及重组疫苗等方面的研究得到不断的深入。目前对仙台病毒HN蛋白的研究主要集中在HN蛋白与F蛋白的相互作用以及HN蛋白在膜融合中的作用[9]。

参考文献：

[1] 李鸿昌.细胞杂交与病毒.生物学通报，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] 翟新验，卢胜明，刘 钧.仙台病毒的结构和感染动物的诊断.实验动物科学与管理，2005 ，2：55-57

[5] 吉村哲郎.生化学，1985，57：127

[6] Okada，y；Exptl Cell Res.1962，26：98

[7] 方之平，孙 深.细胞融合技术。华中农学院学报，1983，2（2）： 94-95

[8] 周显青.细胞融合的研究和发展.淄博师专学报，1995，2：52-54

[9] 袁立军，李晓眠，李 梅.仙台病毒基因结构与功能的研究进展.中国病原生物学杂志，2006，1（6）： 462-464