[发明专利]UL43蛋白在制备预防和治疗线粒体功能障碍的药物中的应用

说明书

本发明公开了UL43蛋白在制备预防和治疗细胞线粒体功能障碍的药物，以及制备预防和治疗代谢综合征的药物中的应用。本发明通过实验发现UL43蛋白能够从宿主细胞膜上内吞到胞内，并定位到宿主细胞的线粒体上，同时，UL43蛋白可以增加糖酵解途径中PFK‑1和PK酶的活性，产生大量的丙酮酸进入线粒体，进一步激活TCA循环和氧化磷酸化过程，从而提升胞内的ATP含量，实现对线粒体功能障碍和代谢综合征疾病的治疗。

技术领域

本发明属蛋白研究和应用机制领域，更具体地说，本发明涉及一种能用于预防和治疗细胞疾病的药物的UL43蛋白。

背景技术

单纯疱疹病毒（Herpessimplexvirus，HSV）属于α-疱疹病毒，病毒粒子是一个直径为186 nm的球形粒子，如图1-1所示，成熟的HSV在形态上主要包括四种组分：核心包括病毒线性双链DNA基因组，缠绕成纤丝卷轴；衣壳呈二十面体对称结构，直径为100 nm，由162个互相连接呈放射排列且中空轴孔的壳粒组成的，具有保护病毒基因组的作用；衣壳外环绕一层形态比较松散的蛋白质区域，厚薄不均，称为被膜；最外层为典型的具有脂质双层膜结构的囊膜，上面有突起，包含大量的包膜糖蛋白，有囊膜的病毒直径为150～200 nm。HSV-1基因组编码大约90个转录单位，至少编码84种蛋白。其中有5个基因可以编码衣壳蛋白，如UL19（VP5）、UL35（VP26）、UL38（VP19C）、UL18（VP23）、UL26.5（VP22a or ICP35）；至少有14种病毒来源的蛋白存在于病毒的被膜中，并在病毒的进入和病毒粒子形成过程中发挥着重要作用；囊膜上目前发现至少包括11中糖蛋白（gB、gC、gD、gE、gG、gH、gI、gK、gL、gM和gN）和四种非糖蛋白（UL9、UL20、UL24、UL43）。UL43蛋白是一个高度保守的多跨膜蛋白，在疱疹病毒中UL43蛋白仅在α和γ类疱疹病毒中编码（表1-2）。HSV-1病毒中的UL43基因和PRV中的UL43基因一样在病毒复制的早期就被转录和翻译成UL43蛋白。Carter等人研究表明，HSV-1病毒的UL43蛋白的分子量大小约为34kDa，要比利用UL43基因的开放阅读框（ORF）预测的分子量要小的多。在EBV病毒中UL43的同源基因为BMRF2基因，编码蛋白的分子量大小约为53-55kDa，Johannsen 和Tugizov等人研究发现BMRF2蛋白表达在病毒的包膜上，能够通过RGD基序与细胞整合素相互作用介导上皮细胞的极化从而完成EBV的侵染过程。有趣的是，Wardf等人研究发现，UL43基因的反义阅读框为UL43.5基因，所编码的蛋白为UL43.5蛋白，与UL43基因表达不同的是UL43.5属于晚期基因。HSV-1病毒的UL43.5蛋白定位在宿主细胞核，能够与主要的衣壳蛋白ICP5（infected cell protein 5）和衣壳支架蛋白ICP35在结构上与那些相关的病毒DNA合成明显不同。因此，UL43.5蛋白推测是一个参与病毒衣壳组装结构相关的蛋白。UL43蛋白作为病毒囊膜蛋白中仅有的四个多跨膜蛋白（gK、gM、UL20和UL43）之一，为病毒的非必需蛋白，在体内和体外病毒的复制和病毒生长都不是必需的。仅Barbara等在2005年发表研究表明，PRV UL43蛋白在体外瞬时表达时可能与gM的功能类似，通过调节其他糖蛋白的作用来抑制膜融合过程。

通过查询NCBI可知，UL43蛋白为多跨膜蛋白，Barbara等人的研究成果显示，在PRV病毒中UL43蛋白预测结构为九跨膜结构，在胞内区含有一段较长的亲水环。Ren和Melancon等人分别研究显示，gK和UL20中同样含有YXXΦ基序，但是当Y（酪氨酸）突变为A（丙氨酸）之后，会影响病毒囊膜蛋白的内吞，进而抑制病毒的胞间传播和组装、释放。同样作为多跨膜蛋白，UL43蛋白在HSV-1成功感染宿主细胞后能够表达在宿主细胞膜上，但是在胞内新病毒的组装过程仍需要各个膜蛋白，所以在宿主细胞内我们初步推断UL43基因利用胞内原料合成UL43蛋白表达在宿主细胞膜上，然后在进入到胞内参与新病毒的组装释放过程。目前，人们对HSV-1 UL43蛋白的功能研究和作用机制上不清楚，UL43蛋白的多跨膜结构的特殊性与其在病毒生命周期中发挥的功能是一个值得探讨的科学命题。