植物百科

植物病毒提纯

2023-04-15

简介

将寄主植物中的病毒粒子与寄主细胞中的非病毒蛋白分子区分开来的过程。又称物理与化学纯化(physically and chemically pure)。提纯是研究病毒粒子的理化特性,化学组分与组成、增殖过程与机制以及遗传变异等病毒本质问题的基本条件。

美国斯坦利(M.W.stanley) 1935年最早从感染烟草花叶病毒的烟草汁液中提纯到一种具有侵染性的蛋白结晶。英国鲍登(F. C. Bowden)及皮利(N.W.Pirie) 1937年证实病毒是含有核酸的核蛋白。此后才开始对一些植物蛋白进行提纯。由于现代分离技术,如超速离心、色谱分析、电泳分析等的应用,使植物病毒的提纯技术得到了很快的发展。

植物病毒提纯步骤一般可分为: 增殖、抽提、净化(澄清)、初提纯、精提纯等。

增殖 已经生物纯化的单一病毒在纯化之前,首先要选择合适的寄主植物进行大量增殖。选择寄主植物的标准是病毒产量高,并且易于抽提,通常选用多汁,含纤维胶质少,以及对病毒无钝化作用的草本植物作为增殖寄主。

抽提 目的是将寄主细胞中含有病毒的汁液尽量抽出,同时保持病毒的活性。由于细胞中含有叶绿体、胞核、线粒体、核糖体、内质网、酶以及病毒等多种粒子和片断物质,因此抽提液是一种混合体。在抽提过程中,为了防止病毒被酶或其它物质钝化、粒子相互之间的凝集以及有利于病毒从吸附体上的释放。在研磨组织之前要加1~3倍的缓冲液,并加入一些附加成分,常用的缓冲液有磷酸、硼酸和柠檬酸缓冲系统,可根据抽提病毒种类选用。其中起关键作用的是pH值和离子浓度,在多数条件下,缓冲液pH值在7.0左右,离子浓度则为0.1~0.2摩尔/升。抑制氧化酶活性的附加物有疏基乙醇、抗坏血酸、二乙基硫代甲酸钠等,防止病毒粒子集聚而沉淀的附加物则有乙二胺四乙酸和Triton X-100等。

净化(澄清) 是根据提纯的第一步,其主要作用是去除大部分的植物成分,包括各种蛋白质在内,但不要丧失过多的病毒。净化的方法有低速离心、过滤、加热、冰冻、溶化及硫酸铵盐析等。但常用的是有机溶剂的提取。有机溶剂的加入有利于寄主细胞中病毒粒子的释放,并可使一些非病毒成分凝结而便于净化。常用的溶剂有正丁醇、乙醚、四氯化碳、氯仿等,可单独或混合使用。经充分搅拌,溶剂可与病株汁液乳化,再经低速离心(10 000克,15分钟)后,弃去沉淀,病毒即保存在冰箱中而得到净化。

初提纯 是对已净化汁液中的病毒加以浓缩并进一步去除杂质。通常采用的方法有分化离心法和沉淀法。①分化离心法是交替使用超速离心(80 000克,1~3小时)与低速离心(10 000克,15分钟)的方法使病毒粒子先沉淀再悬浮以达到浓缩与纯化的要求。这种方法不易丧失病毒的活性,但需要具备超速离心设备。②沉淀法,是加入硫酸胺,丙酮,聚乙二醇或利用等电点使病毒粒子沉淀而浓缩纯化。近年来在许多病毒提纯过程中已普遍使用聚乙二醇(分子量为6 000,浓度达到4%~8%),因为它具有方便、经济,效果稳定的优点。

精提纯 为了对病毒及其组分进行理化分析或分子病毒学领域的深入研究,还需要经过精提纯的病毒材料。常用的精提纯方法有梯度密度离心法,平衡梯度离心法、电泳法和柱型色层分析法。①梯度密度离心法是一种较好的提纯方法,即在离心管中用不同浓度的蔗糖溶液(从10%~40%)自上到下组成密度逐步增加的梯度,然后将需要提纯的病毒制品放在最上层加以超速离心(40 000~60 000克,1~3小时),当各种不同成分粒子下沉到与其密度相等的部位并形成明显的沉淀带时即不再下沉,可将病毒粒子与其它成分分开。这是一种较好的提纯方法。②平衡梯度离心法。是使用高密度的氯化铯或硫酸铯溶液制成等密度离心管,然后同样在上层加样,经过长时间超速离心(40 000~60 000克,15~18小时)使病毒粒子形成一定沉淀带。③电泳法。只能用于少量样品的提纯,是根据带有不同电荷的病毒粒子在电场中迁移速度不同而设计的。常用的电泳介质有凝胶(如聚丙烯酰胺、琼脂、琼脂糖等)和梯度密度蔗糖溶液等。④柱型层析法。用磷酸钙或焦磷酸镁凝胶,二乙基氨乙基纤维素或离子交换树脂做成层析柱,然后使病毒粒子吸附其中,再用缓冲液加以洗脱而纯化。此外根据分子筛的原理,利用stphadex葡聚糖或琼脂糖过滤法也可对病毒进行纯化。

英文

purification of plant virus