結(jié)構(gòu)蛋白VP4、VP6和VP7對(duì)牛輪狀病毒的致病作用

馮春花 郭東光 陳明艷

摘要：牛輪狀病毒是引發(fā)犢牛嚴(yán)重腹瀉的重要病原體，其結(jié)構(gòu)蛋白VP4、VP6與VP7三者的相互作用對(duì)病毒的組裝與感染發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在病毒感染過(guò)程中，VP4可以影響VP7的抗原性，而VP7通過(guò)反向調(diào)節(jié)VP4又可以影響病毒體對(duì)宿主細(xì)胞的特異性吸附作用，此外，三者在結(jié)構(gòu)上的特異性分布，不僅可以構(gòu)成病毒框架和穩(wěn)定VP4、VP7的空間結(jié)構(gòu)，而且可以增強(qiáng)它們的免疫原性。所以，對(duì)結(jié)構(gòu)蛋白VP4、VP6和VP7在結(jié)構(gòu)上和生物學(xué)特性上的認(rèn)識(shí)，對(duì)于今后在治療和預(yù)防輪狀病毒性疾病具有非常重要的生物學(xué)意義。

關(guān)鍵詞：牛；輪狀病毒；結(jié)構(gòu)蛋白VP4；結(jié)構(gòu)蛋白VP6；結(jié)構(gòu)蛋白VP7

中圖分類(lèi)號(hào)：S858. 23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：2095-9737（2018）06-0015-01

1 流行特點(diǎn)

牛輪狀病毒（BRV）屬于呼腸孤病毒科，輪狀病毒屬的成員，是引起人和多種幼齡動(dòng)物非細(xì)菌性腹瀉的重要病原之一，多數(shù)新生犢牛腹瀉與輪狀病毒感染有關(guān)，給全球養(yǎng)牛業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。自1969年首次從Nebraska新生牛犢腹瀉糞便中分離到牛輪狀病毒NCDV株以來(lái)，世界各地均有不同RV感染牛的報(bào)道[2]。

2 輪狀病毒結(jié)構(gòu)特征

BRV病毒為雙股RNA病毒，其基因組共包含11個(gè)不連續(xù)的基因片段，且每段含一個(gè)ORF，除NSP5和NSP6兩個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白由基因組最小的一段RNA編碼外，其余每段均編碼一個(gè)蛋白，即6種結(jié)構(gòu)蛋白（ VP1—VP4，VP6，VP7）和6種非結(jié)構(gòu)蛋白（ NSP1—NSP6）[3]。因VP4、VP6和VP7三種結(jié)構(gòu)蛋白的免疫原性與輪狀病毒的抗原特性有重要關(guān)系，目前已成為很多學(xué)者研究開(kāi)發(fā)預(yù)防牛輪狀病毒疫苗的重要靶標(biāo)蛋白。

2.1

VP4結(jié)構(gòu)蛋白功能及特征

VP4是由BRV第4基因片段編碼，由776個(gè)AA組成，分子量為88 kDa的病毒多肽。研究顯示，VP4是一種外殼釘狀粒樣的黏附蛋白，是宿主細(xì)胞受體結(jié)合的重要蛋白，其作用包括血凝素作用，決定病毒毒力，是病毒感染過(guò)程中的重要性保護(hù)性抗原之一。此外，VP4在細(xì)胞吸附和穿透中具有非常重要的功能，在感染宿主細(xì)胞過(guò)程中，胰酶可以激活病毒粒子，并且被裂解為兩種亞單位蛋白，一種是帶氨基末端的VP8，另一種是帶羧基末端的VP5，其中VP8是病毒的血凝素抗原和重要的中和抗原蛋白[4]。另一方面，因VP4裂解增強(qiáng)了病毒的感染力，促使病毒更容易穿人宿主細(xì)胞，因此VP4的胰酶裂解位點(diǎn)在BRV復(fù)制中非常重要[5]。另外，VP4作為BRV的一種中和抗原，在自然感染時(shí)能夠刺激機(jī)體產(chǎn)生少量中和抗體。

2.2

VP7結(jié)構(gòu)蛋白功能及特征

結(jié)構(gòu)蛋白VP7與VP4 -同構(gòu)成BRV的外衣殼，根據(jù)不同毒株間的差異，VP7結(jié)構(gòu)蛋白可由7、8或9基因組節(jié)段所編碼。VP7是構(gòu)成病毒衣殼的最外層，并且此層非常光滑，也是BRV最主要的外衣殼蛋白和中和抗原，能被細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞所識(shí)別，在臨床上對(duì)于BRV的保護(hù)性免疫至關(guān)重要[6]。

由于Ca2+對(duì)輪狀病毒的外形及外殼蛋白的穩(wěn)定和病毒的成熟非常重要，而VP7是發(fā)揮和Ca2+結(jié)合的主要結(jié)構(gòu)蛋白蛋白，完整的BRV病毒顆粒傾向形成三層顆粒（TLP），在沒(méi)有Ca2+離子存在的情況下，成熟的病毒顆粒將失去VP4和VP7兩個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白而形成具有轉(zhuǎn)錄活性的雙層顆粒（DLP）[7]。此外，VP7可以與VP4相互作用而影響VP4與宿主細(xì)胞受體的結(jié)合效率，從而對(duì)輪狀病毒的復(fù)制效率產(chǎn)生重要影響[8]。

2.3

VP6結(jié)構(gòu)蛋白功能及特征

結(jié)構(gòu)蛋白VP4除與VP7作用外，還可以和VP6相互作用，這對(duì)于維持病毒內(nèi)外殼之間的精密吻合尤為重要。BRV內(nèi)衣殼蛋白僅有VP6 -種，由基因組第6基因片段所編碼，是基因組核心蛋白，約占病毒蛋白總量的1/2，其生物學(xué)功能是作為一個(gè)物理受體在病毒基因組包裝和進(jìn)入宿主細(xì)胞的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[9]。研究顯示，VP6是BRV的重要群抗原和亞群抗原，為同一血清群中任意種屬動(dòng)物所具有的共同抗原。此外，VP6作為實(shí)驗(yàn)室診斷和檢測(cè)的重要抗原還具有很強(qiáng)的抗原性和免疫原性，也是介導(dǎo)BRV黏膜免疫反應(yīng)的特異性抗原，可刺激機(jī)體產(chǎn)生分泌型IgA[10]。同時(shí)，VP6作為在病毒復(fù)制過(guò)程中轉(zhuǎn)錄酶和復(fù)制酶的必須亞基，能激活轉(zhuǎn)錄酶促進(jìn)病毒mRNA的合成，同時(shí)對(duì)病毒復(fù)制酶的活性也具有重要調(diào)節(jié)作用[11-12]。

3 小結(jié)

輪狀病毒現(xiàn)已成為致嬰幼兒和幼齡動(dòng)物腹瀉的重要病原體，給人類(lèi)健康和養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界每年約有上百萬(wàn)嬰幼兒死于輪狀病毒感染，嚴(yán)重威脅著嬰幼兒健康和生活質(zhì)量。

VP4、VP6和VP7作為BRV的重要結(jié)構(gòu)蛋白和主要抗原性蛋白，在輪狀病毒的疫苗研制和治療方面均具有重要的指導(dǎo)意義。所以，對(duì)輪狀病毒VP4、VP6和VP7結(jié)構(gòu)蛋白的認(rèn)識(shí)不僅可以進(jìn)一步解釋其感染宿主的重要機(jī)制，而且對(duì)未來(lái)牛輪狀病毒的治療和預(yù)防也具有重要的指導(dǎo)作用。

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