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口蹄疫病毒O型病毒株“从牛适应猪”宿主嗜性变异的分子基础

2019-01-11ZhuZi-xiang,YangFan,CaoWei-jun

中国预防兽医学报 2019年3期
关键词:核苷酸致病性口蹄疫

口蹄疫病毒(Foot-and-mouth disease virus,FMDV)属于 RNA 病毒,群体大、复制错误率高、增殖周期短,致其抗原性、致病性以及宿主嗜性等特征变异严重,尤其是从牛羊逐渐适应猪的宿主嗜性变异,加重了其对养猪业的危害。除了众所周知的O 型Cathay 谱系病毒株已经变异成猪的适应病毒株外(在临床上仅感染猪,被称为猪适应毒),随着FMDV 流行和进化,还出现了 O 型泛亚(PanAsia)和缅甸98 (Mya98)病毒株从牛羊适应到猪的问题,形成新的猪适应毒,其背后的分子基础仍不清楚。

近期由中国农业科学院兰州兽研究所郑海学研究团队发表于 《 Journal of Virology》的一项研究首次揭示了 FMDV 5'UTR 的 PKs (Pseudoknots,PKs)区是宿主嗜性和毒力的决定区,其缺失是从牛适应猪的决定因素。该研究首先对FMDV 流行株全基因组测定和比较分析,(1)所有 Cathay 株(猪适应毒),除了3A 的aa93~aa102 位置的氨基酸缺失外,同时,5'UTR 的 PKs 区 469~512 位置缺失 43 个核苷酸;(2)在 O/Mya98 和 O/PanAsia 的猪源分离株中,PKs区在 406~491 位置缺失 86 个核苷酸,而 3A 蛋白完整、无缺失,而在牛源分离株中没有发生缺失现象。该研究选取分离的PKs 区缺失的猪源病毒株(O/GD/CHA/2015)和 PKs 区未缺失的牛源病毒株(O/CHA/7/2011),这两种病毒株均属于 PanAsia 谱系。本研究用相同剂量(107TCID50/ 头)病毒开展攻毒比较试验,结果表明,O/GD/CHA/2015 株对猪引起典型的临床发病(5/5),对牛无临床致病性(0/5 发病),而O/CHA/7/2011 对猪和牛均表现典型的临床症状(均 5/5 发病)。提高攻毒剂量(108TCID50/ 头)开展攻毒比较试验,其结果与上述一致,O/GD/CHA/2015 株仍对牛临床致病性(0/5 发病),也没有形成病毒血症。

为了证实PKs 区缺失是导致病毒对牛和猪的致病性差异的决定因素,该研究进一步利用PKs 区完整的O/GD/CHA/2015 株为模板,拯救了PKs 区完整(rO-WT)和 PKs 区缺失 86 个核苷酸病毒株(rODPKs86),在细胞水平和动物水平分别检测了PK 区缺失的遗传稳定性,并开展了rO-WT 和rO-DPKs86对猪和牛致病性的比较实验,结果与上述攻毒试验结果一致,rO-DPKs86 仍对牛无临床致病性(0/5 发病),也没有形成病毒血症。表明 PKs 区 86 个核苷酸缺失是导致FMDV 宿主嗜性变异的决定因素。同时,分析Cathay 拓扑型病毒株显示所有Cathay 病毒株的PKs 区均存在43 个核苷酸缺失,通过重组病毒比较试验,证实了PKs 区 43 个核苷酸的缺失是除3A 蛋白10 个氨基酸缺失之外的Cathay 株感染猪嗜性的一个新的决定因素。

随着我国口蹄疫疫苗效力的提升,以免疫为主的综合防控策略得以有效实施,使得我国口蹄疫疫防控效果显著,实现了Asia1 型免疫无疫;A 型趋于控制、疫情逐年减少,有望实现免疫无疫;而O型存续时间长、病毒株复杂、变异严重,尤其是“ 猪口蹄疫的形成”,成为我国口蹄疫防控的最大难题。该研究揭示了 O 型 FMDV 株适应猪的分子基础,为阐明猪口蹄疫形成机制奠定基础,部分解释了O 型病毒株复杂的原因,为我国口蹄疫防控策略的制定提供新的参考依据。

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