豬偽狂犬病毒gB基因序列分析

陳如敬，周倫江，吳學(xué)敏，黃曉鳳,車勇良，嚴(yán) 山，王晨燕，王隆柏，劉玉濤，魏 宏

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所/福建省畜禽疫病防治工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350013)

豬偽狂犬病毒gB基因序列分析

陳如敬，周倫江*，吳學(xué)敏，黃曉鳳,車勇良，嚴(yán) 山，王晨燕，王隆柏，劉玉濤，魏 宏

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所/福建省畜禽疫病防治工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350013)

2011年以來(lái)我國(guó)多省免疫豬偽狂犬病毒gE基因缺失苗豬場(chǎng)出現(xiàn)變異型豬偽狂犬病毒(PRV)感染，經(jīng)典豬偽狂犬病毒疫苗(Bartha-k61)對(duì)該病無(wú)法提供100%有效保護(hù)，已有研究發(fā)現(xiàn)變異型PRV和經(jīng)典PRVgE基因存在特征性變異。為明確變異型PRVgB基因特征，本研究對(duì)GenBank中登錄的部分PRV代表株gB基因進(jìn)行分析比較。結(jié)果表明，我國(guó)經(jīng)典型和變異型PRV在gB蛋白氨基酸編碼區(qū)第395位、453位、562位和739位存在特征性差異，但不同來(lái)源PRVgB基因的核苷酸和氨基酸同源性分別在98.1%～100%和96.1%～100%。從相互之間的遺傳進(jìn)化關(guān)系可以看出，PRV遺傳進(jìn)化出現(xiàn)兩個(gè)大的遺傳分支，呈現(xiàn)明顯的地域性。新發(fā)變異型和經(jīng)典型PRV在中國(guó)PRV遺傳進(jìn)化分支上呈現(xiàn)各自獨(dú)立進(jìn)化小分支；我國(guó)近年分離的貉源和約克夏梗犬源與新發(fā)變異型PRV則處于同一進(jìn)化小分支。

豬偽狂犬病毒；gB基因；序列分析

偽狂犬病毒(pseudorabies virus，PRV)屬于皰疹病毒科Herpesviridae、α-皰疹病毒亞科Alphaherpesvirinae、水痘病毒屬Varicellovirus。偽狂犬病毒能感染多種宿主，并伴有典型的神經(jīng)癥狀，常被作為病毒神經(jīng)生物學(xué)研究的理想模型[1-2]。

豬是偽狂犬病毒的天然宿主，感染后主要引起母豬流產(chǎn)死胎、新生仔豬死亡，并伴隨有對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)的損傷。PRV 基因組全長(zhǎng)約150 kb，其基因組 GC含量高達(dá) 70.0%以上，共編碼100多種蛋白。目前PRV研究主要集中在gB、gC、gD、gE、gG、gH、gI、gK、gL、gM和gN等[3-4]。gB基因是PRV中較為保守的必需糖蛋白，可促進(jìn)病毒囊膜與宿主細(xì)胞膜融合，并可誘導(dǎo)中和抗體的產(chǎn)生[5-7]。自2011年以來(lái)，我國(guó)多省市使用gE基因缺失苗(Bartha-k61株)的豬場(chǎng)相繼爆發(fā)豬偽狂犬疫情，研究發(fā)現(xiàn)其和經(jīng)典PRV存在毒力和抗原性變異。對(duì)變異型PRVgE基因進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其142～144位存在連續(xù)3個(gè)堿基(GAC)特征性插入[4,8-11]。但目前對(duì)于gB基因特征還未見(jiàn)相關(guān)研究，為明確不同類型PRVgB基因特征，本研究通過(guò)對(duì)GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中PRV代表株進(jìn)行g(shù)B基因特征分析，為明確變異型PRVgB基因特征、追溯變異型PRV來(lái)源，科學(xué)認(rèn)知和防控PRV提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1 毒株來(lái)源

本研究通過(guò)對(duì)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)中登錄的PRV分離株進(jìn)行分析，選取國(guó)外野豬和家豬源PRV分離株、疫苗株(Becker株和Bartha株)、我國(guó)PRV經(jīng)典代表株(Ea株)、2011年變異型PRV暴發(fā)前分離的PRV毒株(HN-HK株、GX-NL和HYYD-China-2008)與2011年后PRV分離株，以及我國(guó)今年分離報(bào)道的犬源PRV(BJ/YT株)和貉源PRV(Rang株)的gB基因來(lái)進(jìn)行分析研究。本研究使用的PRV分離株gB基因相關(guān)序列信息見(jiàn)表1。

1.2 基因序列分析

1.2.1 核苷酸同源性比較 根據(jù)分子生物學(xué)分析軟件DNAStar對(duì)表1中PRV株gB基因核苷酸序列進(jìn)行核苷酸分析比對(duì)，尋找不同類型PRV分離株的特征性變異區(qū)。

1.2.2 氨基酸同源性比較 將表1中PRV株gB基因核苷酸序列推導(dǎo)出氨基酸序列，對(duì)其進(jìn)行氨基酸特征性變異區(qū)分析比較。

1.2.3 遺傳進(jìn)化分析 利用遺傳進(jìn)化分析軟件MEGA，對(duì)不同類型的PRV分離株gB基因編碼的氨基酸序列進(jìn)行分析比對(duì)后，繪制相互之間的遺傳進(jìn)化樹(shù)。遺傳進(jìn)化分析時(shí)，采用鄰近連接法(Neigbor-Joining Methods)，重復(fù)計(jì)算(Bootstrap)1 000次。

表1 本研究使用的毒株序列信息Table 1 Information on viruses studied

2 結(jié)果與分析

2.1 PRV gB基因差異區(qū)分析

2.1.1 核苷酸特征 對(duì)我國(guó)和國(guó)外(歐洲源和韓國(guó)源)PRV分離株gB基因進(jìn)行核苷酸序列分析發(fā)現(xiàn)：我國(guó)PRV在第223～233位存在缺失(AGCCCCGGCCT)，但國(guó)外PRV則在第279～281位存在缺失(CGG)；我國(guó)和國(guó)外(歐洲源和韓國(guó)源)PRV在第207～208位、第215～217位、第240～241位、第245位、第247位、第260位、第285～286位、第289位和第306位存在特征地區(qū)性差異，結(jié)果見(jiàn)圖1。

2.1.2 氨基酸特征 從氨基酸序列信息可以看出，我國(guó)和國(guó)外(歐洲源和韓國(guó)源)PRV分離株發(fā)現(xiàn)，第72～77位歐洲源和韓國(guó)源的PRV 均為PVPGSPGLT(但Becker株和中國(guó)株相同)，而中國(guó)分離株P(guān)RV(不論時(shí)間)均為PGTG***AT，此外，還存在多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的特征性氨基酸變異位點(diǎn)，具體結(jié)果見(jiàn)圖2。

2.1.3 經(jīng)典型和變異型中國(guó)PRV分離株氨基酸特征 從gB基因編碼的氨基酸序列信息可以看出(僅比對(duì)有特征性的區(qū)域位點(diǎn))，經(jīng)典型和變異型中國(guó)分離PRV株gB基因在第395位、453位、562位和739位存在差異，結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2 PRV gB基因序列分析比較

2.2.1 核苷酸同源性比較 從核苷酸同源性可以看出，選取的PRV代表株gB基因核苷酸同源性均較高，在98.1%～100%。歐洲源和韓國(guó)源PRV代表株gB基因核苷酸同源性在99.1%以上；中國(guó)分離株(經(jīng)典型和變異型)gB基因核苷酸同源性均在99.6%以上，且與貉源和約克夏梗犬源PRV代表株gB基因核苷酸同源性在99.5%以上，具體見(jiàn)圖3。

表2 我國(guó)經(jīng)典型和變異型PRV株氨基酸變異區(qū)Table 2 Regions with variations on amino acids in gB genes from typical and variant PRVs

2.2.2 氨基酸同源性比較 從氨基酸同源性可以看出，選取的PRV代表株gB基因編碼的氨基酸同源性較高，均在96.1%以上。歐洲源和韓國(guó)源的PRV代表株gB基因編碼的氨基酸同源性在98.1%以上；中國(guó)分離株(經(jīng)典型和變異型)代表株gB基因編碼的氨基酸同源性在99.1%以上，與貉源和約克夏梗犬源PRV代表株gB基因編碼的氨基酸同源性也在98.4%以上，具體結(jié)果見(jiàn)圖4。

2.3 遺傳進(jìn)化分析

利用MEGA繪制PRV不同代表株gB基因編碼的氨基酸相關(guān)質(zhì)檢的遺傳進(jìn)化關(guān)系，從圖5可以看出，PRV代表株根據(jù)毒株分離來(lái)源差異可以分為兩個(gè)大的分支：國(guó)外(歐洲源和韓國(guó)源)PRV代表株(▲在前面)處于分支Ⅱ，我國(guó)PRV代表株(經(jīng)典型和變異型)均處于分支Ⅰ。從遺傳進(jìn)化分支Ⅰ可以看出，我國(guó)PRV代表株(經(jīng)典型和變異型)呈現(xiàn)各自獨(dú)立的遺傳進(jìn)化分支，其中我國(guó)PRV經(jīng)典型代表株(◆在前面)處于Ⅰb分支，變異型PRV都處于Ⅰa分支。此外，我國(guó)近年分離的貉源和約克夏梗犬源PRV(★在前面)也處于相同的遺傳進(jìn)化Ⅰa分支。

3 討論與結(jié)論

由于PRV疫苗的廣泛使用，世界范圍內(nèi)許多國(guó)家的PRV疫情均得到有效控制或根除。但是，自2011年以來(lái)，我國(guó)多省免疫過(guò)豬偽狂犬病毒gE基因缺失苗(Bartha-k61株)的豬群均出現(xiàn)PRV疫情，血清學(xué)檢測(cè)見(jiàn)有PRV gE抗體陽(yáng)性，且分離的PRV均見(jiàn)有g(shù)E基因片段擴(kuò)增。進(jìn)行進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典Bartha疫苗并不能對(duì)新發(fā)PRV感染提供100%保護(hù)，新發(fā)PRV表現(xiàn)出毒力變強(qiáng)和抗原性變異[9]。對(duì)gE基因分析發(fā)現(xiàn)，新發(fā)變異型PRV的gE基因在48位和492位存在天冬氨酸的插入[4,8]。本研究通過(guò)對(duì)PRV相關(guān)毒株的gB基因分析發(fā)現(xiàn)，變異型PRV和經(jīng)典型PRV在395位、562位和739位氨基酸存在差異，由于gB基因極為保守，該變異型PRV的生物學(xué)功能還有待進(jìn)一步明確。

通過(guò)對(duì)PRV不同來(lái)源代表株gB基因分析可以看出，PRV在遺傳進(jìn)化上出現(xiàn)明顯的地域性，可根據(jù)PRV毒株的分離地分為兩個(gè)大的遺傳進(jìn)化分支：中國(guó)分支和國(guó)外分支。對(duì)PRV中國(guó)分支進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PRV近年分離株(變異型PRV)在遺傳進(jìn)化上和經(jīng)典型PRV分離株在遺傳進(jìn)化上呈現(xiàn)各自獨(dú)立的遺傳進(jìn)化亞分支。但是，貉源和約克夏梗犬源PRV在遺傳進(jìn)化上也均處于變異型PRV遺傳進(jìn)化亞分支，到底貉源和約克夏梗犬源PRV在本次PRV疫情是否存在某種關(guān)聯(lián)，變異型PRV是否來(lái)自其他源動(dòng)物，還是其他動(dòng)物源PRV感染來(lái)自變異型PRV感染豬群還需要更多的分子流行病學(xué)數(shù)據(jù)分析。

變異型PRV自爆發(fā)以來(lái)，國(guó)內(nèi)多家單位對(duì)針對(duì)變異型PRV的疫苗進(jìn)行大量的研究，通過(guò)對(duì)變異型PRV的gE/gI/TK多基因缺失苗、gE單基因缺失苗、gE/gI雙基因缺失苗等均見(jiàn)有可有效保護(hù)變異型PRV對(duì)豬群的侵襲[15-20]。但是，究竟是什么原因?qū)е伦儺愋蚉RV逃避經(jīng)典Bartha疫苗免疫而發(fā)病，仍然是我們?cè)谘邪l(fā)新PRV疫苗時(shí)需要考慮的問(wèn)題，新PRV疫苗在使用過(guò)程中對(duì)PRV進(jìn)化存在何種影響也還需臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行明確。此外，究竟其他動(dòng)物是否應(yīng)該免疫PRV疫苗，其他動(dòng)物對(duì)PRV(經(jīng)典型和變異型)是否存在差異，也是值得進(jìn)一步研究探討。

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(責(zé)任編輯：林海清)

Sequence Analysis on gB Gene from Pseudorabies Virus

CHEN Ru-jing, ZHOU Lun-jiang*, WU Xue-min, HUANG Xiao-feng, CHE Yong-liang, YAN Shan, WANG Chen-yan,WANG Long-bai, LIU Yu-tao, WEI Hong

(InstituteofAnimalHusbandryandVeterinaryMedicine,FujianAcademyofAgriculturalSciences/FujianAnimalDiseasesControlTechnologyDevelopmentCenter,Fuzhou,Fujian350013,China)

Since 2011, variant pseudorabies (PR) had occurred to the Bartha-k61 vaccinated pigs on farms in most provinces in China. The traditional Bartha-k61 vaccine could not prevent those pigs from contracting the viral disease. As a result, substantial financial losses had incurred to the porcine industry. A previous study indicated that there existed distinctive variations between the gE gene of the typical PR virus (PRV) and that of the variant PRV. For comparison, the sequence of the gB gene of the typical PRV was downloaded from GenBank. It was found that at Positions 395，453，562, and 739 they showed different characteristics, and their nucleotide homology was 98.1%-100% and amino acids 96.1%-100%. A phylogenetic analysis suggested that the viruses were from two different branches and differed significantly depending upon their geographic origins. In China, these viruses had different sub-branches. And, the variant PRV shared a same sub-branch in origin with the newly identifiedNyctereutesprocyonoidesand Yorkshire Terrier PR. The information obtained would be valuable for studying biological functions of gB as well as origin-tracing on variant PRV.

Pseudorabies virus;gBgene; sequence analysis

2016-04-01初稿；2016-05-16修改稿

陳如敬(1984-)，男，助理研究員，主要從事動(dòng)物傳染病研究 *通訊作者：周倫江(1973-)，博士，研究員，主要從事動(dòng)物病毒分子生物學(xué)研究(E-mail: lunjiang@163.com)

福建省科技計(jì)劃項(xiàng)目——省屬公益類科研院所基本科研專項(xiàng)(2014R1023-13、2014R1023-16)

S 852

：A

：1008-0384(2016)11-1139-06

陳如敬，周倫江，吳學(xué)敏，等.豬偽狂犬病毒gB基因序列分析[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，31(11)：1139-1144.

CHEN R-J，ZHOU L-J，WU X-M，et al.Sequence Analysis on gB Gene from Pseudorabies Virus[J].FujianJournalofAgriculturalSciences，2016，31(11)：1139-1144.