不同病毒感染宿主细胞中小窝蛋白-1的作用机制

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不同病毒感染宿主细胞中小窝蛋白-1 的作用机

制

来源：中国生物制品学杂志作者：刘杨;李琼毅;刘翊忠;

发布于：2020-10-30 共7681 字

　　摘　　　　要：小窝是位于细胞表面的一种细胞质膜凹陷结构,具有促进生物信息分子进入细

胞的功能。小窝蛋白家族为小窝结构上的主要组成蛋白,包括小窝蛋白-1、小窝蛋白-2 和小窝蛋

白-3。小窝蛋白-1 是小窝结构上的一种标志性蛋白质,在人和动物的肌细胞、脂肪细胞、内皮细

胞、巨噬细胞中高度表达,可介导多种病毒感染宿主细胞,参与多种细胞活动,包括细胞周期调

节、胆固醇转运排出和血管生成等。本文就小窝蛋白-1 在猿猴空泡病毒 40(Simian vacuolating

virus 40,SV40)、人冠状病毒(human coronaviruses,HCoV)、口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease

virus,FMDV)及人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)等感染宿主细胞中的作用

作一综述。

　　　关键词：小窝蛋白; 猿猴空泡病毒 40; 人冠状病毒; 口蹄疫病毒; 人类免疫缺陷病毒;

　 Abstract： Objective Caveolae is a depressed structure of cytoplasmic membrane located on the

cell surface,which promotes the bioinformatics molecules to enter cells.Caveolin family,consisting of

caveolin-1,-2 and-3,is the major component protein of caveolae.Caveolin-1 is a marker protein on the

caveolae structure,which is highly expressed in muscle cells,fat cells,endothelial cells and

macrophages of human and animals.It mediates the infection of host cells by a variety of viruses and

involves in various cell activities including regulation of cell cycle,transportation and evacuation of

cholesterol and angiogenesis.This paper reviews the roles of caveolin-1 in infection of host cells with

simian vacuolating virus 40(SV40),human coronaviruses(HCoV),foot-and-mouth disease

virus(FMDV)and human immunodeficiency virus(HIV).

　　 Keyword： Caveolin; Simian vacuolating virus 40(SV40); Human coronaviruses(HCoV);

Foot-and-mouth disease virus(FMDV); Human immunodeficiency virus(HIV);

1955 年，YAMADA 等[1]与MELLOR 等[2]利用电子显微镜首次在胆囊上皮细胞观察到细胞质

“ ”膜表面存在的一种参与细胞内外相交流的凹陷，这是有关小窝结构的最早报道。1968

年，PALADE[3]于血管内皮细胞中发现了同样的结构，并将其鉴定命名为小窝（caveolae）。

小窝是细胞表面的一种特殊结构，具有将细胞外生物活性分子运输至细胞内的生物学功能，且

可参与多种信号的接收和转运[4]。小窝结构主要由脂质和蛋白质组成，小窝蛋白（caveolin）

家族为小窝结构上的主要组成蛋白，小窝蛋白家族的成员包括小窝蛋白-1(caveolin-1）、小窝

蛋白-2(caveolin-2）和小窝蛋白-3(caveolin-3）。在非肌肉细胞中，小窝蛋白-1 不仅对小窝的形

成具有至关重要作用，且与小窝的生物学功能密切相关[5,6,7,8]。

TIMOTHY 等[9]首次发现小窝蛋白-1，其相对分子质量为 21 000～24 000，广泛分布于上皮细

胞、内皮细胞、成纤维细胞和平滑肌细胞中，主要序列包括中央高度保守的疏水区和两侧可变

的N-末端、C-末端区域。小窝蛋白-1 可参与多种细胞活动，包括细胞周期调节、胆固醇转运

排出和血管生成等[10,11,12,13]。另外，小窝蛋白-1 的脚手架结构域（caveolin scaffolding

domain,CSD）与一些细胞膜上的信号分子存在相互作用，调控细胞的信号转导及细胞的增殖、

凋亡、转化和癌变等过程[14]。近年来，随着病毒感染宿主细胞机制研究的不断深入，越来越

多的研究提示，小窝蛋白-1 与病毒感染细胞密切相关，其既可促进大部分病毒感染宿主细胞

[15,16,17,18]，又对少数病毒的感染过程起到抑制作用[19,20]。本文就小窝蛋白-1 在不同病毒

感染宿主细胞中的作用机制作一综述，为预防和治疗相关传染病提供一个可行的研究方向。

　 1　、小窝蛋白-1 在猿猴空泡病毒 40(simian　vacuo-lating　virus　40,SV40）感染宿主细胞中的作

用

SV40 属于乳多空病毒科，多瘤病毒属，为无胞膜 DNA 病毒，是人类发现的第一个通过小窝蛋

白-1 介导内吞途径感染宿主细胞的病毒。1996 年，ANDERSON 等[21]证实了小窝蛋白-1 可介

导SV40 感染宿主细胞，该实验采用特异性抑制剂作用于宿主细胞的小窝蛋白-1，观察到 SV40

感染细胞的能力下降，提示小窝蛋白-1 参与 SV40 感染宿主细胞过程。为避免由于抑制剂特异

性低而引起的误差，Anderson 随后从基因水平敲低小窝蛋白-1，观察到 SV40 对宿主细胞的感

染能力下降，进一步证实小窝蛋白-1 可介导 SV40 感染宿主细胞。同时有多个研究结果证实该

结论[22,23,24,25]。在此基础上，ROMY 等[14]研究了 SV40 侵入恒河猴肾细胞（LLC-MK2）

的通路，结果显示，SV40 感染宿主细胞的过程可分为两步：病毒感染宿主细胞后，先进入含

有小窝蛋白-1 的小窝结构中，并与小窝结构结合，该过程中病毒粒子与小窝结构发生一系列生

化反应，但具体反应机制尚未明确；随后，SV40 与小窝结构分离，游离至内体样腔室（小窝

小体）中，小窝小体上同样有小窝蛋白-1 富集，病毒粒子通过小窝蛋白-1 介导经由管式膜被运

输至内质网中，而不是溶酶体中，SV40 最终在内质网中分解，并释放遗传物质。在 SV40 感染

宿主细胞的整个过程中均伴随着小窝蛋白-1 的参与，表明SV40 感染宿主细胞的过程需要小窝

蛋白-1 的介导[14,15,16,21]。

　 2 　、小窝蛋白-1 在人冠状病毒（human　coronaviruses,HCo　V）感染宿主细胞中的作用

HCo V 属于冠状病毒科，冠状病毒属。OWCZA-REK 等[17]发现，HCo V 在感染人结肠癌细胞

（HCT-8）的过程中，与 HCT-8 细胞上小窝蛋白-1 有长时间共定位现象，提示小窝蛋白-1 参与

该感染过程。制霉菌素是针对小窝蛋白-1 的特异性抑制剂，当HCT-8 细胞上小窝蛋白-1 受到

制霉菌素抑制时，HCo V 感染 HCT-8 细胞的过程会相应受到抑制[17]。上述两个实验结果均提

示，小窝蛋白-1 参与 HCo V 对宿主细胞的感染过程。NOMURA 等[26]研究了 HCo V 侵入人成

纤维细胞（human fibroblasts）的过程，发现 HCo V 通过小窝蛋白-1 介导而侵入宿主细胞的过

程有别于已知的SV40 通过小窝蛋白-1 介导侵入宿主细胞过程。HCo V 在感染人成纤维细胞时

首先会结合于细胞表面，在病毒粒子与细胞表面结合的过程中逐渐向细胞膜上的小窝结构聚

集，最终进入小窝结构中，随后小窝蛋白-1 发动蛋白的动力学途径将病毒粒子运输至核内体，

该过程中发动蛋白提供的动力学效应至关重要，最后，病毒粒子在具有酸性环境的核内体中分

解和释放遗传物质。在 HCo V 感染人成纤维细胞的过程中伴随着小窝蛋白-1 的参与，提示

HCo V 感染宿主细胞的过程需要小窝蛋白-1 的介导。

3　、小窝蛋白-1 在口蹄疫病毒（foot-and-mouth　disease　virus,FMDV）感染宿主细胞中的作用

FMDV 属于小 RNA 病毒科，口蹄疫病毒属。现有研究表明，FMDV 可依赖网格蛋白介导的内

吞途径感染宿主细胞[27,29,30]，在此基础上，DAMM[18]探究了 FMDV 除网格蛋白之外的其

他感染宿主细胞的内吞途径，实验利用免疫荧光共定位等技术发现，FMDV 感染人乳腺上皮细

胞的过程依赖于小窝蛋白-1 介导的内吞途径的参与。宿主细胞受到FMDV 感染时，其核内体

中发现小窝蛋白-1 的存在，对该现象进行深入研究发现，病毒入侵宿主细胞时经由小窝结构通

过内吞途径运送至核内体，在该过程中，小窝结构上的小窝蛋白-1 与病毒粒子长时间共定位，

提示小窝蛋白-1 参与 FMDV 感染宿主细胞的过程，在病毒通过小窝结构的内吞作用进入核内

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不同病毒感染宿主细胞中小窝蛋白-1的作用机制来源：中国生物制品学杂志作者：刘杨;李琼毅;刘翊忠;发布于：2020-10-30共7681字　　摘　　　　要：小窝是位于细胞表面的一种细胞质膜凹陷结构,具有促进生物信息分子进入细胞的功能。小窝蛋白家族为小窝结构上的主要组成蛋白,包括小窝蛋白-1、小窝蛋白-2和小窝蛋白-3。小窝蛋白-1是小窝结构上的一种标志性蛋白质,在人和动物的肌细胞、脂肪细胞、内皮细胞、巨噬细胞中高度表达,可介导多种病毒感染宿主细胞,参与多种细胞活动,包括细胞周期调节、胆固醇转运排出和血管生成等。本文就小窝蛋白-1在猿猴空泡病毒40(Simianvacuolatingvirus40...

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