豬瘟病毒簡介

冷冬

摘要：豬瘟病毒（CSFV）對養(yǎng)殖業(yè)危害巨大，具有高發(fā)病率、高死亡率的特點。在分子層面對CSFV進行介紹，對其分子結(jié)構(gòu)、組成及編碼產(chǎn)物的功能進行簡要介紹，以期為該病的防控提供幫助。

關鍵詞：豬瘟病毒；分子結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)蛋白；開放閱讀框

中圖分類號：S852.65+1 文獻標識碼：B 文章編號：1007-273X（2015）10-0005-02

豬瘟病毒（Classical swine fever virus， CSFV）屬黃病毒科（Flaviviridae），瘟病毒屬（Pestivirus），該病毒粒子大小約為40～60 nm，具有囊膜結(jié)構(gòu)的單股線狀正鏈RNA病毒，是引起豬瘟的病毒因子。在世界范圍內(nèi)廣泛流行，其特點為發(fā)病率與死亡率高。OIE將其列為A類法定傳染病[1]。現(xiàn)將豬瘟病毒特征及分子結(jié)構(gòu)進行簡介，為全面了解該病毒奠定基礎。

1 發(fā)病特征

CSFV感染后，豬可見高熱、運動失調(diào)、后肢無力、皮膚出現(xiàn)不同程度紅色或紫色的出血點，也有報道感染后出現(xiàn)神經(jīng)癥狀。感染后死亡率高，在感染豬的多個器官中均能檢出該病毒，如腦、骨髓、舌、淋巴、腎臟、脾、扁桃體等。母豬感染該病毒，常見臨床癥狀為流產(chǎn)、死胎、木乃伊胎、畸形胎兒、淋巴細胞和血小板減少、慢性營養(yǎng)性消耗等[2]。

2 豬瘟病毒分子結(jié)構(gòu)

豬瘟病毒與瘟病毒屬中其他病毒具有類似結(jié)構(gòu)，為正鏈單股RNA病毒，具感染能力。在病毒3′-端不存在多聚腺苷酸結(jié)構(gòu)（polyA），5′端無甲基化的“帽子”結(jié)構(gòu)?？蓪⒄麄€病毒分為5′端非編碼區(qū)（5′-untrandslated region， 5′-UTR），3′端非編碼區(qū)（3′-untranslated region， 3′-UTR）以及一個較大的開放閱讀框（Open reading frame， ORF）[3]三個部分。

2.1 3′-UTR

豬瘟病毒的3′-UTR由223-239個氨基酸殘基組成，在ORF的終止密碼子（UGA）后無Poly（A）尾巴結(jié)構(gòu)，但其中包含一段AT含量較高的區(qū)域。在3′-UTR中存在兩個較為穩(wěn)定的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)（stem-loop motif，SL），分別命名為SL I及SL II[4]。在這兩個SL結(jié)構(gòu)之間存在一段單鏈間隔序列（Single-stranded intervening sequence， SS）。在豬瘟病毒的復制過程中，SL I及SS發(fā)揮著重要的作用。SL I缺失以及在SL I及SS序列中發(fā)生突變都會導致豬瘟病毒無法復制，而SL I 發(fā)生補償性堿基替換（Compensatory base exchange）時，病毒仍會保持一定的復制能力，當該類替換發(fā)生在SS序列中時，則對病毒的復制能力沒有影響。該現(xiàn)象說明，豬瘟病毒的3′-UTR莖-環(huán)結(jié)構(gòu)是CSFV病毒RNA復制的順式作用元件[5]。研究表明，豬瘟病毒的3′-UTR參與病毒的轉(zhuǎn)錄、復制及翻譯過程，并與復制相關酶對病毒模板RNA的識別有關。其中在3′-UTR序列中包含有與病毒成熟、包裝相關的信號因子，能夠起始病毒粒子的包裝成熟過程[6]。

有研究表明，在豬瘟病毒3′-UTR的21 nt位置的核苷酸對病毒的復制起決定作用，為病毒復制所必需，缺失該序列將不能起始RNA合成。而只存在該序列而無其他3′-UTR序列，病毒合成仍能夠進行，但起始效率極低。說明3′-UTR結(jié)構(gòu)的完整性，是保證病毒RNA正常復制的必要條件[7]。報道稱，CSFV病毒3′-UTR能夠在病毒的復制過程中與RNA復制酶進行結(jié)合，起始病毒RNA的復制過程，其末端序列CCCGG為結(jié)合所必須序列，該序列發(fā)生突變將導致結(jié)合能力喪失。

2.2 5′-UTR

CSFV的5′-UTR由大約370個氨基酸殘基組成，具體長度因種屬不盡相同。其結(jié)構(gòu)中無甲基化“帽子”構(gòu)造，具有穩(wěn)定的二級結(jié)構(gòu)，序列的保守性較高。在5′-UTR中存在核糖體進入位點，能夠與核糖體中的18S rRNA中的保守區(qū)域結(jié)合，結(jié)合后病毒5′-UTR的起始密碼子通過堿基配對，與18S rRNA結(jié)合，并起始翻譯過程，合成病毒自身蛋白。CSFV的5′-UTR存在穩(wěn)定的莖-環(huán)序列，能夠形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，該發(fā)夾結(jié)構(gòu)式核糖體進入位點的重要組成部分，對病毒RNA與核糖體結(jié)合起到?jīng)Q定性的作用。在病毒的5′-UTR區(qū)域內(nèi)，存在一個GTATACGAG的連續(xù)序列，該序列為病毒基因復制的必須序列，推測該序列與病毒復制起始功能有關[8]，缺失該序列或該序列發(fā)生部分突變時，病毒RNA復制的起始能力完全或部分喪失。同時，在CSFV的5′-UTR上游存在一個27 bp的高度保守區(qū)域，該區(qū)域與病毒RNA和核糖體中的Met tRNA結(jié)合有關，是病毒雖然缺失“帽子”結(jié)構(gòu)，但仍然能夠完成RNA翻譯過程的關鍵基團[9]。由于該區(qū)域存在高度保守型，所以根據(jù)該部分序列設計的特異性檢測引物，能夠?qū)SFV進行快速、準確的檢測。

2.3 ORF

CSFV基因組包含一個很大的開放閱讀框（ORF），編碼的多聚蛋白由3 898個氨基酸殘基組成。在病毒自身合成的多種蛋白酶及宿主細胞內(nèi)的信號肽酶作用下，多聚蛋白被加工為10或11個成熟蛋白。根據(jù)編碼基因?qū)⒊墒斓鞍酌麨镹S2，NS3，NS4A，NS4B，NS5A，NS5B，E1，E2，P7，Npro，C及Erns。其中E1，E2，C，Erns為結(jié)構(gòu)蛋白，其他蛋白為非結(jié)構(gòu)蛋白[10]。

2.3.1 結(jié)構(gòu)蛋白 結(jié)構(gòu)蛋白C由192 bp的基因編碼，編碼后的蛋白經(jīng)宿主的信號肽酶加工，具有較強的親水性，具有一定轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子功能。Erns由227個氨基酸殘基構(gòu)成，分子量約為44 kDa，具有一定的神經(jīng)毒性和免疫抑制功能，并能誘導某些種屬動物的淋巴細胞凋亡。同時，Erns能夠刺激機體產(chǎn)生特異中和抗體，使機體獲得對CSFV的免疫能力。E1及E2是病毒的囊膜蛋白，分子量分貝為21.8 kDa及41.5 kDa[7]。E1為包埋在囊膜內(nèi)的蛋白，不能夠刺激機體產(chǎn)生特異性抗體，E2則存在于病毒粒子及被感染的細胞表面，可以誘導產(chǎn)生特異性中和抗體。同時，E2蛋白也是病毒對宿主細胞進行識別及吸附的主要蛋白，能夠決定CSFV對細胞的感染傾向性[11]。

2.3.2 非結(jié)構(gòu)蛋白 Npro由168個氨基酸殘基組成，是ORF編碼的第一個蛋白，是由結(jié)構(gòu)蛋白C剪切產(chǎn)生的。該蛋白自身具有酶活性，且能夠抑制宿主機體的天然免疫能力，與CSFV的致病力及毒力有關。P7為分子量6k～7 kDa的小蛋白，其功能與病毒RNA復制無關，但與感染性病毒粒子的產(chǎn)生有關，參與感染性病毒粒子的產(chǎn)生于釋放[9]。NS2及NS3蛋白，也成為P125蛋白，在不同的病毒株中存在于聚蛋白的不同位置。NS2蛋白功能尚不明確，推測可能具有病毒復制調(diào)控作用。NS2變異性較高，NS3的保守性較高。NS3在病毒的復制、轉(zhuǎn)錄及蛋白加工過程中發(fā)揮重要作用。NS4A由64個氨基酸殘基構(gòu)成的小蛋白，為NS3的輔助因子。NS4B由347個氨基酸殘基構(gòu)成，NS5A由496個氨基酸殘基構(gòu)成，NS4B與NS5A為組成RNA復制酶的成分。NS5B由718個氨基酸殘基構(gòu)成，為病毒復制酶，序列具有較高保守性，是負責基因組復制的主要聚合酶[11]，其能夠識別并啟動病毒的基因組復制過程。

CSFV的分子結(jié)構(gòu)雖然已經(jīng)清楚，但許多基因的功能，以及其與病毒毒力之間的關系仍不明確。有報道稱，CSFV的毒力與其多個基因相關，包括編碼Erns，Npro及E2等蛋白的基因。如Npro基因可調(diào)節(jié)CSFV的基因表達起始，同時能夠抑制宿主的天然免疫機制[3]，降低機體免疫防御機制對病毒的防御、識別能力，但Npro不能影響病毒毒力。E2及Erns蛋白各自對病毒的毒力無明顯影響，但其嵌合體則可對毒力產(chǎn)生一定影響，特備是E2蛋白，推測可能是CSFV毒力構(gòu)成的重要因素[5]。

目前，CSFV的具體致病機制上不清楚。病毒感染后的最主要病理變化為宿主免疫抑制及宿主血細胞減少。白細胞降低是免疫系統(tǒng)受到抑制的主要特征，組織中發(fā)生的細胞凋亡則可引起淋巴組織萎縮。現(xiàn)階段致病機制的研究主要集中在病毒感染早期，病毒與靶細胞的作用特點上，以及病毒造成細胞凋亡的機制等。但對于病毒自身的基因調(diào)控表達、病毒對感染細胞的功能影響，以及蛋白相互作用方面的研究還鮮有報道。因此，對CSFV致病機理的研究仍需要大量細致的工作。

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