【科研动态】口蹄疫病毒基因组结构及其功能

发表时间:2019-08-10

  口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种急性、热性、高度接触传染性,且可快速远距离传播的动物疫病,其易感动物多达70余种。该病因发病率高,可造成巨大的经济损失和社会影响,而受到世界动物卫生组织及我们国家的高度重视。各大养殖场对其也是丝毫不敢松懈。其临床症状、病理变化、诊断以及免疫技术都已被大家熟知,但是其病毒基因组结构及功能可能只是被科研人员关注而受到众多人的忽视。而基因组结构及功能是开展一系列工作的基础,如鉴别诊断、新型疫苗的研制以及疫源追溯等。本文就口蹄疫病毒主要的基因组结构及功能进行阐述。

  该病毒属于单股正链RNA病毒,基因组全长约8500个核苷酸。其基因组是由5’端非编码区(5’-UTR)、开放阅读框(ORF)、3’端非编码区(3’-UTR)和Poly(A)尾巴这四部分组成。

  ORF大小约为6.5kb,其是由以下几种基因组成:L基因、P1结构蛋白基因、P2非结构蛋白基因、P3非结构蛋白基因、起始密码子及终止密码子,其编码一个大的聚合蛋白。最新香港马会资料图库!P1基因编码病毒的抗原结构,其是研究口蹄疫免疫机制和新型疫苗的基础,长约2200nt,在一些蛋白酶的作用下,裂解产生4种基因,1A、1B、1C、1D,分别编码VP4、VP3、 VP2、 VP1这四种结构蛋白,并组装成口蹄疫病毒衣壳。VP0是VP2和 VP4的前体。病毒衣壳表面是VP3、 VP2、 VP1,内部是VP4。VP1是决定口蹄疫病毒抗原性的主要成分,该蛋白大部分位于病毒表面,其第141-160位和200-213位氨基酸残基是口蹄疫病毒的主要抗原区,能够诱导中和抗体的产生,也是抗原性的高变区。通常认为,口蹄疫病毒侵染细胞必需的是位于其衣壳蛋白VP1上的RGD序列,该序列是细胞表面受体的配体。

  P2和P3非结构蛋白基因在3C蛋白酶的作用下产生非结构蛋白2A、2B、2C、3A、3B、3C等。2A基因具有催化P1-2A同2C解离的功能,被认为其是顺式裂解元件,能够利用2A基因同时表达几种病毒的主要抗原基因,进而制备多价疫苗和诊断试剂。2B和2C的功能还不清楚,而在脊髓灰质炎病毒中,其与病毒RNA的合成有关。因而认为2C有可能与RNA的复制有关,2C可能与病毒的感染谱有关,2C同其前体2BC能够为病毒RNA的合成创造条件,因为2C同2BC联合可以诱导细胞膜上的囊突形成。

  3A蛋白貌似与口蹄疫病毒的致病性有紧密的联系,改变或缺少口蹄疫病毒不同血清型的3A基因都会减弱其对动物的致病能力。3个3B基因分别编码3个3B蛋白,3B1(VPg1)、3B2(VPg2)、3B3(VPg3),其作用可能是RNA合成引物。3C是一种蛋白酶,其是一种Gln-Gly特异的蛋白酶,能够催化大部分的聚合蛋白裂解。3D也是一种蛋白酶,其为RNA依赖的RNA聚合酶,又被称为病毒相关抗原,能够催化病毒RNA的合成。

  研究口蹄疫病毒结构与功能的前提条件是了解其基因组成,只有这样,才能够进一步更深入的研究,如:序列比较、基因功能、毒力演变、高级结构与表型关系、复制及翻译机制和基因组调控元件等。根据口蹄疫病毒基因组各段特点,还能够建立不同的诊断方法,比如感染动物与疫苗免疫动物的鉴别诊断;通过口蹄疫病毒的核苷酸尤其是1D基因的序列比较,能够作为口蹄疫流行病学分析、监测和预报疫情行之有效的手段;研究口蹄疫基因组还能够研制基因工程新型疫苗。所以,研究究口蹄疫基因组结构及功能具有重要意义。