猪瘟病毒感染宿主细胞中关键蛋白的功能研究及其在抗病毒治疗中的潜在作用
摘要
关键词
猪瘟病毒 关键蛋白 宿主细胞
正文
猪瘟作为养殖业危害最大的病毒感染,因致病原因较多,目前只能靠注射疫苗预防,尚无有效的药物治疗。因此,针对各种致病原因进行严格的防治控制措施是目前猪瘟防治的有效方法。据研究猪瘟病毒在感染宿主细胞的过程中会先与细胞膜结合在进入宿主细胞。通过一系列的生物活动进行代谢和繁殖。因此,研究猪瘟病毒与宿主细胞相互作用的机制可以更好的抑制猪瘟病毒的传播,并提供有效的防治措施。
一、猪瘟病毒的相关概述
猪瘟病毒是一种以猪为宿主寄生的病毒,它的传染性性强,传播速度快,主要分为急性猪瘟、亚急性猪瘟、温和性猪瘟。它的基因组是由一个单链的RNA分子组成的可以编码数百种蛋白质结构。
1.1猪瘟病毒的病毒结构
传统的猪瘟病毒(简称CSFV)是属于黄病毒科瘟病毒属中的一种,其粒子结构呈圆形,直径大约为40~50mm。病毒粒子外面为脂蛋白的囊膜,内部为核衣壳,直径大约为29~30nm,病毒的表面存在类似穗样的突起,是一种危害严重的畜病毒。另一种是非洲猪瘟,它是目前最大的DNA病毒。分别由外膜、衣壳、双层内膜、核心壳层和基因组5层结构组成。它的病毒颗粒包含约3万余个蛋白亚基,组装成直径大约为260nm的球形颗粒,是目前解析近原子分辨率结构的最大病毒颗粒。
1.2猪瘟病毒的生物学特点
(1)抗原性质。猪瘟病毒是一种具有单一结构抗原类型的病毒,其特点多表现为多样化,复杂化。
(2)病原性特点。猪瘟病毒的病原体存在于病猪的全身和体液中,对于各种类、年龄、层次的猪来说都容易被感染,病猪和携带病毒的生猪为传染源通过各分泌物排出。
(3)遗传性特点。猪瘟病毒的传染性高,具有遗传性特点。
1.3猪瘟病毒的致病机制
(1)淋巴细胞减少。猪瘟病毒对淋巴细胞有嗜性,当生猪感染病毒时,作用于淋巴细胞,导致淋巴细胞减少,抗体生成减少,细胞表面的免疫球蛋B淋巴细胞急剧下降。
(2)组织性出血。猪瘟病毒对于中胚层的组织,特别是造血组织和血管儿具有特殊的亲和力,会导致淋巴结肿大和全身性出血。感染猪瘟病毒后,生猪体内的炎性细胞因子的水平会出现短暂的升高,导致血管的通透性升高。CSFV和促凝血因子后破坏凝血纤维间的平衡,从而使血小板减少,导致组织出血。
(3)机体免疫细胞凋亡。感染猪瘟病毒后,宿主外周血白细胞迅速凋亡,感染淋巴细胞,激活了细胞程序性死亡机制,使机体免疫细胞凋亡。
二、猪瘟病毒感染宿主细胞中关键蛋白的功能研究
猪瘟病毒的致病性主要是通过病毒基因组RNA所编码的蛋白实现。经研究表明,猪瘟病毒中的结构蛋白与病毒的致病、免疫功能、病毒防控、疫苗研制等方面的关系最为密切。从功能和组成上我们将猪瘟病毒的编码蛋白大致分为4个结构蛋白和7个非结构蛋白。
2.1结构蛋白
结构蛋白是由衣壳蛋白c和囊膜糖蛋白组成。
(1)C蛋白
C蛋白又称衣壳蛋白c,它是第一个结构蛋白,是由宿主细胞中的信号肽酶加工而成,构成c蛋白的氨基酸具有较强的亲水性,它能够控制调控猪瘟病毒的基因表达从而使病毒的复制和翻译过程受到抑制,降低病毒的增殖效率,呈现持续感染的状态。
(2)囊膜糖蛋白
猪瘟病毒共有三个囊膜糖蛋白,分别是有三个,Erns、E1、E2。其中囊膜糖蛋白E2的高度糖基化蛋白具有内切核酸酶活性,对尿嘧啶有较高的专一性,在pH值6.0~6.5时,活性最高,它在猪瘟病毒的离子中,通常是以同源二聚体的形式存在,具有免疫抑制活性,同时具有一定的神经毒性及抗蠕虫能力,在病毒侵入细胞的过程中,囊膜蛋白能与位于细胞表面的膜蛋白相互作用刺激机体产生对猪瘟病毒的免疫能力,因此它的主要功能是可以诱导宿主机体产生中和抗体。
2.2非结构蛋白
(1)非结构蛋白中的Npro是第1个非结构蛋白,其主要作用是抑制IRF3的转录,拮抗IFN-α/β产生。
(2)P7蛋白中含有70个氨基酸残基,主要是参与离子通道。
(3)NS2-3参与进一步加工成NS2和NS3蛋白,同时也参与猪瘟病毒的致病细胞病变作用。
(4)NS4A是由NS3的蛋白水解,酶活性水解,多聚蛋白产生的非结构蛋白,由64个氨基酸的残基组成。
(5)NS4B和NS5A蛋白对猪瘟病毒基因组的复制都有重要的作用,其中含有大量的氨基酸残基,是猪瘟病毒复制酶的组成成分。
(6)NS5B中含有718个氨基酸残基,是病毒复制酶,具有RNAI依赖的RNA酶活性,它能识别并起始病毒的基因组复制。
三、关键蛋白在抗病毒治疗中的潜在作用
猪瘟病毒感染细胞是通过外膜蛋白和E2与细胞表面蛋白的相互作用,宿主细胞蛋白与E2蛋白之间存在着相互作用的关系,可能是E2蛋白的受体,在抗猪瘟病毒的治疗中发挥着关键作用。
3.1核心蛋白与猪瘟病毒结构蛋白的相互作用
研究表明,病毒结构蛋白主要是通过与非结构蛋白的相互作用,来调控病毒RNA的复制传播,而猪瘟病毒的囊膜糖蛋白:E1蛋白和E2蛋白均能导致猪瘟病毒的毒力减弱。尤其是病毒糖蛋白中的E2病毒,它作为最主要的免疫原性,关键蛋白能够诱导机体产生中和抗体并且保护CSFV强毒的攻击,它的抗原位点主要分布在N端的690~866位氨基酸残基上,此肽段可提供免疫保护,因此E2结构蛋白能够诱导机体免疫应答;囊膜糖蛋白的抗原位点在332~412位氨基酸残基中,可识别猪瘟病毒感染后所出现的抗体,针对囊膜糖蛋白的抗体能够提供对猪瘟的部分保护作用。
3.2诱导免疫应答的非结构蛋白
非结构蛋白NS2-3存在于T细胞的表位,能够诱导病毒抗体的产生,具有猪瘟病毒特异性B细胞表位。非结构蛋白在抑制宿主免疫中扮演着非常重要的作用,尤其是在抑制宿主的先天性免疫方面。
3.3核心蛋白与宿主蛋白的相互作用
核心蛋白与宿主的泛素化修饰蛋白相互作用,使得猪瘟病毒的毒力减弱,复制性下降,病毒在猪体内的毒力减弱。当核心蛋白与参与内质网降解的os9相互作用时可以阻止病毒囊膜糖蛋白的降解,从而使病毒的复制力下降;核心蛋白与宿主体内的支架蛋白相互作用时使得病毒突变感染独立完全丧失,猪体引发迟发性猪瘟,两者相互作用,阻断了宿主免疫细胞的迁移,使病毒不能够及时清除,并在宿主体内积累,使病毒逃避了宿主的免疫,由此可见核心蛋白在病毒致病性中发挥了重要的作用。
四、结束语
鉴于核心蛋白在猪瘟病毒感染的过程中发挥的重要作用,结合猪瘟病毒的致病机制,对病毒的关键蛋白进行分析研究,为筛选毒性低、免疫性高、效果明显的疫苗选株提供了新思路和新方法,为猪瘟病毒能得到有效控制奠定了基础。
参考文献:
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[3]宋淑英.猪瘟病毒结构蛋白的研究进展.[J]文库.2015.(003)
【作者简介】贺番(1981.08-),女,回族,籍贯山西省怀仁市,集宁师范学院 ,生命科学与技术学院 ,副教授,博士,从事微生物学及分子生物学相关研究
【挂课题】
课题名称:集宁师范学院博士创新科研基金《猪瘟病毒与宿主蛋白互作的研究》 项目编号:jsbsii2311
乌兰察布市生物学经济作物抗逆重点实验室
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