雞新城疫病毒為有囊膜的負鏈RNA病毒。NDV基因組編碼6種結構蛋白：L蛋白為RNA依賴聚合酶，與核衣殼相聯(lián)；HN~具有血凝素和神經氨酸酶活性，構成副粘病毒二種纖突中的大纖突；F為融合蛋白，構成小的纖突；NP為核衣殼蛋白；P為磷酸化的核衣殼相聯(lián)蛋白；M為基質蛋白，是構成囊膜的支架。其中的融合蛋白是NDV的功能性糖蛋白之一，在致病和免疫應答過程中起重要作用，已成為研究NDV致病性的熱點，為了使大家對NDV的F蛋白有個整體的認識，現(xiàn)綜述如下。
1、F蛋白的結構
F基因全長1662bp，單一的開放閱讀框編碼553個氨基酸的多肽，單體的分子量為65KD，能夠相互交聯(lián)形成寡聚體，NDV的F蛋白主要寡聚體的分子量為195KD，次要寡聚體的分子量為130KD。F蛋白具有3個大約由25個疏水氨基酸區(qū)域：一個在N端信號肽序列內(1-32)，一個在F0裂解產生的F1多肽N端(117-142)，該序列能啟動病毒與宿主細胞的膜融合，還有一個靠近F1的C末端，它使該蛋白能嵌入病毒囊膜中(500-525)，在這三個功能區(qū)中，與糖蛋白功能結構有重要關系的6個潛在糖基化位點分別位于85，191，366，447，471和541殘基處。F蛋白還有3個相當保守的抗原位點，分別位于343(I-Leu)，72(Ⅱ-Asp)161(Ⅲ-Tbr)。有證據(jù)表明，3個抗原位點中任何一個位點的氨基酸發(fā)生變化，都將引起其抗原位點的變化，從而引起折疊蛋白的空間變化，影響抗體與該位點的結合。F蛋白先以無活性的F0蛋白形式存在，糖蛋白F0必須由宿主細胞蛋白酶裂解為F1和F2后，才發(fā)揮融合作用。如果未能裂解，即產生非感染性病毒粒子。胰蛋白酶可以裂解所有新城疫病毒的F0，體外處理非感染性病毒可以恢復其感染性，正常情況下在細胞培養(yǎng)中不能正常增殖或產生蝕斑，在瓊脂培養(yǎng)液中加入胰蛋白質酶即可以產生蝕斑，這就很明顯地說明了F0裂解的重要性。
2、F蛋白的功能
F蛋白具有誘導細胞融合破壞細胞的作用。F蛋白包括極狀疏水區(qū)(位于F蛋白末端)和幾個亮氨酸折疊區(qū)(HR區(qū))。F0有一個多基部式序列，包含一個C端螺旋結構區(qū)(AAH)和HR區(qū)。AAH區(qū)一端與融合蛋白區(qū)連接，另一端與跨膜區(qū)相連。不同毒株的AAH區(qū)有差異，AAH區(qū)與蛋白成熟有密切關系。F蛋白的N端有一段可被切割的信號肽序列，這一序列能夠引導新生的多肽鏈穿過內質網膜，并通過C端疏水性的終止轉移域或跨膜域將新生肽鏈鋪定在膜中，因此引起病毒包膜與細胞膜及細胞膜之間的融合，故稱為融合肽。F蛋白質的融合肽位于F1蛋白中，具有一個HR區(qū)。HR1位于融合C端，而HR2連接跨膜區(qū)，具有一個折疊五周的螺旋體。HR區(qū)亮氨酸的改變對于F蛋白融合特性有較大的影響，但并不影響細胞的跨膜轉運及蛋白的低糖基化。保守亮氨酸在細胞融合中是必要的，但不是糖基化分子所必要的。通過改變F1非保守區(qū)，變異F1蛋白的膜融合能力沒有較大的改變，這說明HR保守區(qū)其有與細胞膜相融合和促進細胞融合的作用。應該指出F蛋白單獨表達并不能完成這一過程，需要和同源性HN共同表達時才能顯示出融合細胞活性，而和異源性HN共同表達時卻不能引起細胞融合，這表明F和HN的相互作用具有極強的特異性。改變F蛋白酶識別的酶切位點，在不加胰酶時不能誘導形成較大的合胞體，加入胰酶消化后，變異蛋白能誘導形成較大的合胞體，但胰酶消化的正常F蛋白不能增加細胞融合的能力。
3、F蛋白裂解位點處氨基酸序列與毒力強弱的關系
在距F0氨基端100個氨基酸處有一個主要由精氨酸和賴氨酸組成的酶切位點，不同毒力的毒株之間F蛋白的F1/F2多肽裂解位點(112-117氨基酸殘基)存在重要的差異，序列分析表明該區(qū)域重要氨基酸序列的變異與NDV毒力強弱直接相關，因為該位點氨基酸的組成和排列決定了F蛋白的裂解活性，所有強毒株的位點氨基酸殘基為112Arg-Arg-Gln-Lys/Arg-Arg-Phe117，而所有弱毒株在該位置氨基酸的序列為112Gly-Arg/Lys-Gly-Gly/Ser-Arg-Leu117，兩種情況都是在1.17位前裂解開的，強毒株的F蛋白具有被谷氨酰胺(Gln)分開的兩對堿性氨基酸(Lys)或精氨酸(Arg)，因而能在多種細胞系中被裂解開；緊接著在該結構之后是苯丙氨酸(Phc)，是F2多肽N末端的標志。相反，弱毒株則沒有堿性氨基酸對，而且在112-115殘基處均為甘氨酸(Gly)，F(xiàn)2多肽的N末端為亮氨酸(Leu)，就是由于強毒株含有格外的堿性氨基酸，所以它可以被多種宿主組織或器宮中的蛋白酶裂解，而弱毒株僅在有胰酶類似的部分增殖，所以感染往往是局部的。
4、F蛋白在遺傳學分群方面的應用
毒株的變異多集中在F基因編碼區(qū)前段序列內(1-142殘基)，該區(qū)包括：信號肽序列(9-25氨基酸殘基)、切割活性序列(112-116氨基酸殘基)和部分融合誘導疏水區(qū)(117-142氨基酸殘基)。信號肽在F蛋白合成后不久就被切下來，它不是功能性F蛋白的構成成分。F蛋白基因的47-420氨基酸殘基之間序列具有高度的可變性，該區(qū)域稱為F蛋白的可變區(qū)。對可變區(qū)的限制性酶切位點進行分析，可以把它作為NDV毒株遺傳學分群的重要指標。1995年Ballagi-Pordang等利用限制性酶切分析對NDV200多個毒株進行了遺傳學分群，通過實驗將NDV毒株主要分為6個遺傳群，即遺傳群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。1997年lomnjczj等又報道了遺傳群Ⅶ，在南非60年代分離的已被公認的毒株的后代中發(fā)現(xiàn)了遺傳群Ⅷ。曹殿軍等在對我國部分地區(qū)NDV分子流行病學的研究中發(fā)現(xiàn)我國特有的基因Ⅸ型，并把基因型Ⅶ分為5個基因亞型，分別為Ⅶa、Ⅶb、Ⅶc、Ⅶd、Ⅶe，這些分析結果和ND的流行規(guī)律非常吻合，因此已經成為ND分子流行病學調查的一種有效手段。
綜上所述，F(xiàn)蛋白一方面具有誘導細胞融合而破壞細胞的作用，而它本身又具有良好的免疫原性，所以可以利用其免疫原性制成多肽疫苗，從而保護靶細胞免受病毒的侵染，現(xiàn)在已有應用F蛋白特異性抗體預防新城疫的報導；另一方面，F(xiàn)蛋白的不同基因型在對分析ND的流行規(guī)律方面的作用是不容忽視的，F(xiàn)蛋白是研究NDV功能最重要的對象之一。
1、F蛋白的結構
F基因全長1662bp，單一的開放閱讀框編碼553個氨基酸的多肽，單體的分子量為65KD，能夠相互交聯(lián)形成寡聚體，NDV的F蛋白主要寡聚體的分子量為195KD，次要寡聚體的分子量為130KD。F蛋白具有3個大約由25個疏水氨基酸區(qū)域：一個在N端信號肽序列內(1-32)，一個在F0裂解產生的F1多肽N端(117-142)，該序列能啟動病毒與宿主細胞的膜融合，還有一個靠近F1的C末端，它使該蛋白能嵌入病毒囊膜中(500-525)，在這三個功能區(qū)中，與糖蛋白功能結構有重要關系的6個潛在糖基化位點分別位于85，191，366，447，471和541殘基處。F蛋白還有3個相當保守的抗原位點，分別位于343(I-Leu)，72(Ⅱ-Asp)161(Ⅲ-Tbr)。有證據(jù)表明，3個抗原位點中任何一個位點的氨基酸發(fā)生變化，都將引起其抗原位點的變化，從而引起折疊蛋白的空間變化，影響抗體與該位點的結合。F蛋白先以無活性的F0蛋白形式存在，糖蛋白F0必須由宿主細胞蛋白酶裂解為F1和F2后，才發(fā)揮融合作用。如果未能裂解，即產生非感染性病毒粒子。胰蛋白酶可以裂解所有新城疫病毒的F0，體外處理非感染性病毒可以恢復其感染性，正常情況下在細胞培養(yǎng)中不能正常增殖或產生蝕斑，在瓊脂培養(yǎng)液中加入胰蛋白質酶即可以產生蝕斑，這就很明顯地說明了F0裂解的重要性。
2、F蛋白的功能
F蛋白具有誘導細胞融合破壞細胞的作用。F蛋白包括極狀疏水區(qū)(位于F蛋白末端)和幾個亮氨酸折疊區(qū)(HR區(qū))。F0有一個多基部式序列，包含一個C端螺旋結構區(qū)(AAH)和HR區(qū)。AAH區(qū)一端與融合蛋白區(qū)連接，另一端與跨膜區(qū)相連。不同毒株的AAH區(qū)有差異，AAH區(qū)與蛋白成熟有密切關系。F蛋白的N端有一段可被切割的信號肽序列，這一序列能夠引導新生的多肽鏈穿過內質網膜，并通過C端疏水性的終止轉移域或跨膜域將新生肽鏈鋪定在膜中，因此引起病毒包膜與細胞膜及細胞膜之間的融合，故稱為融合肽。F蛋白質的融合肽位于F1蛋白中，具有一個HR區(qū)。HR1位于融合C端，而HR2連接跨膜區(qū)，具有一個折疊五周的螺旋體。HR區(qū)亮氨酸的改變對于F蛋白融合特性有較大的影響，但并不影響細胞的跨膜轉運及蛋白的低糖基化。保守亮氨酸在細胞融合中是必要的，但不是糖基化分子所必要的。通過改變F1非保守區(qū)，變異F1蛋白的膜融合能力沒有較大的改變，這說明HR保守區(qū)其有與細胞膜相融合和促進細胞融合的作用。應該指出F蛋白單獨表達并不能完成這一過程，需要和同源性HN共同表達時才能顯示出融合細胞活性，而和異源性HN共同表達時卻不能引起細胞融合，這表明F和HN的相互作用具有極強的特異性。改變F蛋白酶識別的酶切位點，在不加胰酶時不能誘導形成較大的合胞體，加入胰酶消化后，變異蛋白能誘導形成較大的合胞體，但胰酶消化的正常F蛋白不能增加細胞融合的能力。
3、F蛋白裂解位點處氨基酸序列與毒力強弱的關系
在距F0氨基端100個氨基酸處有一個主要由精氨酸和賴氨酸組成的酶切位點，不同毒力的毒株之間F蛋白的F1/F2多肽裂解位點(112-117氨基酸殘基)存在重要的差異，序列分析表明該區(qū)域重要氨基酸序列的變異與NDV毒力強弱直接相關，因為該位點氨基酸的組成和排列決定了F蛋白的裂解活性，所有強毒株的位點氨基酸殘基為112Arg-Arg-Gln-Lys/Arg-Arg-Phe117，而所有弱毒株在該位置氨基酸的序列為112Gly-Arg/Lys-Gly-Gly/Ser-Arg-Leu117，兩種情況都是在1.17位前裂解開的，強毒株的F蛋白具有被谷氨酰胺(Gln)分開的兩對堿性氨基酸(Lys)或精氨酸(Arg)，因而能在多種細胞系中被裂解開；緊接著在該結構之后是苯丙氨酸(Phc)，是F2多肽N末端的標志。相反，弱毒株則沒有堿性氨基酸對，而且在112-115殘基處均為甘氨酸(Gly)，F(xiàn)2多肽的N末端為亮氨酸(Leu)，就是由于強毒株含有格外的堿性氨基酸，所以它可以被多種宿主組織或器宮中的蛋白酶裂解，而弱毒株僅在有胰酶類似的部分增殖，所以感染往往是局部的。
4、F蛋白在遺傳學分群方面的應用
毒株的變異多集中在F基因編碼區(qū)前段序列內(1-142殘基)，該區(qū)包括：信號肽序列(9-25氨基酸殘基)、切割活性序列(112-116氨基酸殘基)和部分融合誘導疏水區(qū)(117-142氨基酸殘基)。信號肽在F蛋白合成后不久就被切下來，它不是功能性F蛋白的構成成分。F蛋白基因的47-420氨基酸殘基之間序列具有高度的可變性，該區(qū)域稱為F蛋白的可變區(qū)。對可變區(qū)的限制性酶切位點進行分析，可以把它作為NDV毒株遺傳學分群的重要指標。1995年Ballagi-Pordang等利用限制性酶切分析對NDV200多個毒株進行了遺傳學分群，通過實驗將NDV毒株主要分為6個遺傳群，即遺傳群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。1997年lomnjczj等又報道了遺傳群Ⅶ，在南非60年代分離的已被公認的毒株的后代中發(fā)現(xiàn)了遺傳群Ⅷ。曹殿軍等在對我國部分地區(qū)NDV分子流行病學的研究中發(fā)現(xiàn)我國特有的基因Ⅸ型，并把基因型Ⅶ分為5個基因亞型，分別為Ⅶa、Ⅶb、Ⅶc、Ⅶd、Ⅶe，這些分析結果和ND的流行規(guī)律非常吻合，因此已經成為ND分子流行病學調查的一種有效手段。
綜上所述，F(xiàn)蛋白一方面具有誘導細胞融合而破壞細胞的作用，而它本身又具有良好的免疫原性，所以可以利用其免疫原性制成多肽疫苗，從而保護靶細胞免受病毒的侵染，現(xiàn)在已有應用F蛋白特異性抗體預防新城疫的報導；另一方面，F(xiàn)蛋白的不同基因型在對分析ND的流行規(guī)律方面的作用是不容忽視的，F(xiàn)蛋白是研究NDV功能最重要的對象之一。
