口蹄疫病毒適應(yīng)性生存：變異與維穩(wěn)的統(tǒng)一

口蹄疫(FMD)是世界動(dòng)物衛(wèi)生組織(OIE)法定必報(bào)的動(dòng)物疫病之一，我國(guó)農(nóng)業(yè)部也將其列在一類(lèi)動(dòng)物疫病病種名錄之首。該病的病原體- 口蹄疫病毒(FMDV)有 O、A、C、SAT1-3、Asia1 共 7 個(gè)血清型，易變異，每個(gè)血清型內(nèi)又分化出多個(gè)拓?fù)湫?譜系、基因型或毒群。O 型 FMDV 最復(fù)雜，也是引發(fā)全球FMD 疫情最廣的病原。其中，O 型PanAsia-1譜系 FMDV 導(dǎo)致的 FMD 疫情，見(jiàn)于亞洲、歐洲、非洲的許多國(guó)家和地區(qū)。1999年，該譜系病毒侵入我國(guó)，給養(yǎng)殖業(yè)造成了嚴(yán)重的損失。FMDV 與宿主的適應(yīng)性進(jìn)化，衍生出了新的變異株，如我國(guó)的O型PanAsia-1 譜系FMDV 分離株進(jìn)一步劃為三個(gè)亞系。分離株經(jīng)細(xì)胞多次傳代，其結(jié)構(gòu)蛋白也會(huì)發(fā)生特征性的氨基酸變異，表現(xiàn)趨異的生物學(xué)特性。闡釋這些變化，認(rèn)識(shí)變異對(duì)其感染性及其它表型的影響，不僅有助于理解不同環(huán)境中FMDV 遺傳多樣性與其進(jìn)化生物學(xué)間的內(nèi)在聯(lián)系，而且對(duì)FMD 疫苗毒種的篩選和優(yōu)化具有現(xiàn)實(shí)意義。

近日，《 Journal of Virology》發(fā)表了“ Engineering responses to amino acid substitutions in the VP0 and VP3 coding regions of panAsia-1 strains of foot-andmouth disease virus serotype O”的研究論文，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州獸醫(yī)研究所的劉在新研究員和白興文博士為通信作者。該研究團(tuán)隊(duì)是國(guó)內(nèi)FMDV 反向遺傳操作技術(shù)平臺(tái)建立的先驅(qū)者。在此基礎(chǔ)上，該研究以 O 型 Cathay 拓?fù)湫?FMDV 感染性 cDNA 為骨架，先后構(gòu)建了近40 個(gè)基因型間嵌合和/ 或突變的基因組全長(zhǎng)cDNA 分子克隆并成功拯救近20 種FMDV 基因工程病毒株。利用經(jīng)典的蝕斑試驗(yàn)和乳鼠致病性試驗(yàn)，結(jié)合三維結(jié)構(gòu)模擬分析，解釋了1999年～2008年間7株O型PanAsia-1系FMDV結(jié)構(gòu)蛋白 VP0(VP4、VP2)和 VP3 中共 13 處特征性氨基酸變異的遺傳工程效應(yīng)。該研究認(rèn)為，包括VP4在內(nèi)的結(jié)構(gòu)蛋白靶標(biāo)位點(diǎn)的氨基酸殘基通過(guò)分子間的氫鍵和范德華力的位阻或級(jí)聯(lián)反應(yīng)，決定子代病毒是否具有感染性及其遺傳適應(yīng)性。尤為重要的是，這種互作在干擾病毒粒子空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，顯著影響FMDV 抗原中和位點(diǎn)的靈活性。同時(shí)，他們還鑒定出了一處酸敏感性的關(guān)鍵位點(diǎn)，突變?cè)撐稽c(diǎn)的基因工程病毒，保持了高滴度的特性。當(dāng)然，由于RNA 病毒復(fù)雜的準(zhǔn)種特性及其種群遺傳的瓶頸問(wèn)題，基因組中除了結(jié)構(gòu)蛋白以外的獨(dú)特性單元在維持FMDV 的遺傳特性與生物表型方面也發(fā)揮著重要的作用。未來(lái)可以通過(guò)挖掘FMDV 血清/ 基因型間(內(nèi))有差異的序列、特別是其結(jié)構(gòu)蛋白中氨基酸殘基的潛在功能，來(lái)指導(dǎo)FMD 防控產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用。

另外，該研究證實(shí)了病毒結(jié)構(gòu)蛋白VP3 中第174 位特征性氨基酸的變異，并不改變基因工程病毒株對(duì)兩種易感細(xì)胞系的侵染能力，也不影響其利用細(xì)胞表面受體的類(lèi)型，進(jìn)一步確定了O 型FMDV利用不同宿主/組織細(xì)胞受體水平的差異性。據(jù)此推斷，F(xiàn)MDV 粒子表面的結(jié)構(gòu)蛋白中仍有暫未鑒定出的細(xì)胞適應(yīng)性受體結(jié)合位點(diǎn)，不同來(lái)源細(xì)胞表面上的同一受體并非完全相同。上述研究結(jié)論暗示，F(xiàn)MDV 細(xì)胞適應(yīng)性受體結(jié)合位點(diǎn)中的氨基酸改變與其抗原變異之間存在某種協(xié)同機(jī)制。要解答這些問(wèn)題，須從空間立體構(gòu)象出發(fā)，深入探究FMDV 與宿主(細(xì)胞)在“ 劫持”與“ 清除”過(guò)程中相互拮抗的分子機(jī)理。