重组VSV G蛋白的结构与功能研究
关键词：VSV G蛋白，融合构象，三聚体
[图注] 作者：优爱 UA BIOSCIENCE 内容组 ｜ 阅读约 7 分钟
[导语] 重组VSV G蛋白是把水疱性口炎病毒表面糖蛋白的胞外段（Met17–Ser467）去掉跨膜区、接上 C 端 His 标签后的可溶构建。它保留了全部折叠单元与三聚体界面，相当于把一台装在膜上的融合机器拆下来，变成可以按微克称量的试剂。
一、VSV G 在病毒表面承担什么角色？
水疱性口炎病毒的基因组很小，编码的蛋白种类不多，表面只插一种糖蛋白，就是 G。它同时承担两件事：识别细胞并推动膜融合，以及充当宿主中和抗体的主要靶点。一颗病毒颗粒表面密集排列着 G 三聚体，形成一层规则的突起。
从分子机制层面分析，G 的行为与许多融合蛋白不同——它不依赖蛋白酶切割来上膛。蛋白在高尔基体里折叠完成后被运到表面，此时处于融合前构象，属于亚稳态，像一根已经压紧的弹簧，靠结构内部的相互作用锁住能量。
二、三个结构域如何拼成一台融合机器？
融合域位于分子顶端，融合肽藏在这个球状结构的内部，平时不外露。中间是 PH 样域，负责三条链之间的彼此贴合。靠近膜的一端是躯干域，由三段反平行螺旋构成柄部，把整个分子收束成细长的形状。
[插图] 图1 VSV G 的三种结构域与三聚体排布，以及 ΔTM 截断后保留与失去的部分
[图注] 图1 VSV G 的三种结构域与三聚体排布，以及 ΔTM 截断后保留与失去的部分
值得注意的是，这三个单元在折叠上互相牵制。改动其中任何一个的稳定性，整台机器的亚稳态就会提前松掉，蛋白在表达或纯化过程中提前翻成融合后构象。判断一个批次是否可用，看的是三聚体是否完整，而不是单体条带是否好看。
三、低 pH 如何把融合前翻成融合后？
病毒被细胞内吞后，内体腔逐渐酸化。质子化让 PH 样域与躯干域之间的贴合松开，融合肽从埋藏位置弹出并插入靶膜。躯干域随后回折成发夹结构，把病毒膜与靶膜拽到一起，两张膜由此靠拢并融合。
[插图] 图2 低 pH 驱动的融合前与融合后构象翻转，以及可逆性对实验设计的影响
[图注] 图2 低 pH 驱动的融合前与融合后构象翻转，以及可逆性对实验设计的影响
更关键的是，这个翻转既不需要蛋白酶参与，也不消耗三磷酸腺苷。它由质子浓度梯度直接驱动，pH 回升时还能部分退回。正因为这个可逆性，G 常被用作研究膜融合能量学的模型分子。
四、为什么把它归入 III 类融合蛋白？
融合蛋白按结构分成三类。I 类依靠三聚体螺旋束完成融合，II 类平躺在膜上、以二聚体形式寡聚，III 类则是两者的混合体：既有中央螺旋束，又有暴露的融合环，翻转过程可逆。G 属于后者。
归类的意义在实验上很实际。III 类蛋白的融合肽暴露程度随缓冲液 pH 变化，做固相结合时如果包被液偏酸，暴露出来的表位与生理状态下的并不一致。把包被体系钉在 pH7.4 附近，读数才有跨批次对话的基础。
五、ΔTM 截断改变了什么？
天然 G 的 C 端还有一段跨膜区和很短的胞内尾，负责把蛋白锚在膜上。ΔTM 版本把这一段整体去掉，只保留 Met17–Ser467 的胞外部分，末端接 C 端 His 标签，让它变成分泌型可溶蛋白。
去掉锚带来两个结果。蛋白不再需要去污剂就能溶，纯化与保存都简单，浓度也能准确测定。代价是它无法完成从融合肽插入到半融合的完整流程，因为缺了回拉的着力点，剩下的只是一次可逆的构象变化。
六、受体与嗜性从哪里来？
VSV 的广谱嗜性主要来自 G 与低密度脂蛋白受体家族的结合，膜上的磷脂酰丝氨酸也参与进入过程。这解释了它能跨过极多种类的哺乳动物与昆虫细胞，成为实验室里常用的工具病毒之一。
对做假病毒的人来说，这个特性是一把双刃剑。嗜性广意味着转导效率稳定，也意味着操作规范与生物安全等级必须提前确认，不能照搬普通质粒转染的流程。
七、重组VSV G蛋白在实验里做什么？
用途集中在三类。作为固相抗原定量抗 VSV-G 抗体；作为可溶竞争物，判断血清中和活性的特异性；作为假病毒体系的阳性质控，验证包膜质粒是否真的表达出蛋白。
用可溶蛋白替代病毒颗粒，换来的是浓度可定、批次稳定、不涉及感染性操作；失去的是融合活性本身。要评估融合或感染能力，仍得回到颗粒体系里做，两者不能互相顶替。
八、结语
VSV G 的精巧之处，在于把结构域、寡聚状态与 pH 开关压进同一个分子。看清楚这个开关的边界，也就明白一个可溶构建能做什么、不能做什么。
九、重组VSV G蛋白的产品数据与质控：两条曲线怎么读？
重组VSV G蛋白的官网数据只有两张图，却覆盖两个维度：一张电泳回答有没有一条完整的主带，一张抗体滴定曲线回答构象在固相上有没有被破坏。把这两组数字与自测结果并列，是判断批次能否直接进实验的省力做法。
[插图] 图3 SDS-PAGE：M 为分子量标记（10–180 kDa），NR 为非还原条件主带位于 50 kDa 附近，R 为还原条件主带位于 65 kDa 附近（数据来自官网产品页）
[图注] 图3 SDS-PAGE：M 为分子量标记（10–180 kDa），NR 为非还原条件主带位于 50 kDa 附近，R 为还原条件主带位于 65 kDa 附近（数据来自官网产品页）
[插图] 图4 抗体滴定曲线：每孔包被 0.2 μg VSV G（ΔTM）蛋白，横轴为兔多克隆抗体浓度，纵轴为 450 nm 平均吸光度，官网标注 EC50 约 7 ng/mL（数据来自官网产品页）
[图注] 图4 抗体滴定曲线：每孔包被 0.2 μg VSV G（ΔTM）蛋白，横轴为兔多克隆抗体浓度，纵轴为 450 nm 平均吸光度，官网标注 EC50 约 7 ng/mL（数据来自官网产品页）
种属与表达系统 VSV（水疱性口炎病毒），CHO 表达标签与构建区间 C 端 His 标签；Met17–Ser467，已截去跨膜段
分子量 53.6 kDa（官网按序列推算值）
纯度 ＞95%（SDS-PAGE）
结合活性 每孔包被 0.2 μg 时，兔多克隆抗体滴定 EC50 约 7 ng/mL
内毒素 ＜0.1 EU/μg
缓冲体系与保存 PBS pH7.4；冻干粉 −20 至 −80℃ 保存 12 个月，复溶后无菌条件 −20 至 −80℃ 可放 3 个月
产品推荐：VSV G (ΔTM) His Tag Protein（UA030092）
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