口蹄疫病毒遺傳變異研究進展

摘要概述了口蹄疫病毒遺傳變異的成因及其相關研究進展,以期為了解口蹄疫病毒的動態演化及有效防控提供技術幫助。
　　關鍵詞口蹄疫病毒;遺傳變異;成因;研究進展

　　口蹄疫(Foot-and-mouth disease,FMD)是由口蹄疫病毒(Foot-and-mouth disease virus,FMDV)引起的一種偶蹄獸動物共患的急性、熱性和高度接觸性的傳染病,其特征是在口腔黏膜和鼻、蹄、乳房等部位皮膚和黏膜形成水泡和爛斑[1]。本病傳染性極強,宿主譜廣,發病率幾乎達100%,一旦暴發則迅速傳播,可引起大范圍的易感動物感染發病,造成巨大的經濟損失。
　　口蹄疫病毒屬小RNA病毒科(picornaviridae)的口蹄疫病毒屬(aphthavirus)的成員,是已知最小的動物RNA病毒。口蹄疫共有7種血清型,每種血清型中還存在許多種亞型,動物感染以O型最為常見。各型在臨床病癥上表現沒有明顯差異,但型間幾乎無交叉免疫和交叉保護性。由于FMDV是單股RNA病毒,這決定了其高頻率的核苷酸替代特性,從而決定了該病毒具有高效變異速度,產生的各種變異株間的交差保護性抗原較少;同時FMDV在流行過程中由于受外界因素的影響,特別是易感動物免疫壓力的影響,病毒的毒力和抗原性都易發生變異,經過不斷的抗原“漂移”過程,會產生一系列的亞型,由此給口蹄疫的防控帶來了很大的困難。
　　
　　1口蹄疫病毒遺傳變異成因 護理論文發表
　　
　　病毒的變異主要源于其基因組的突變和重組,即某病毒基因組在復制過程中某一核苷酸位點因置換、缺失或插入而發生了改變。病毒突變一般分為自發突變和誘導突變。自發突變是在沒有任何已知誘變劑的條件下,病毒子代產生高比例的突變體,最后導致表型變異。誘導突變則是利用不同的物理或化學誘變劑處理病毒,提高病毒群體突變率,誘導病毒子代出現特定的突變類型。
　　
　　2研究進展
　　
　　FMDV的RNA具有傳染性,其復制通過一互補的負鏈RNA,進行易錯RNA(error-prone RNA)復制,病毒拷貝的不是特定的基因組序列,而是發生了變異,每一血清型內產生了許多準種或亞型,因此FMDV本質上是兼具遺傳性和抗遺傳性[2]。FMDV抗原性主要決定于病毒表面的抗原位點,組成抗原位點的不同抗原表位中的關鍵氨基酸發生改變時,可引起抗原表位單抗反應特性的改變。由于選擇壓力主要作用于抗原位點,因此病毒的變異也主要發生在編碼這些位點的基因組序列中。衣殼蛋白VP1是FMDV的主要抗原位點,又是唯一能在分離狀態下誘導產生抗完整病毒中和性抗體的結構多肽,因此口蹄疫病毒的變異主要是由于VP1序列依賴性位點中的氨基酸易發生變異,VP4則幾乎不發生變異,4種衣殼蛋白的變異順序為VP1>VP3>VP2>VP4。另有理論認為FMDV RNA 聚合酶3D在指導病毒核酸合成時,沒有校對機制,使得病毒復制時容易出現核苷酸的缺失、置換和錯配等,病毒的每一次復制都會產生微小的改變或發生一定的錯誤,如此反復進行復制循環,最終產生的RNA就不是純粹的單一序列,而是在各分子間都存在一定的差別[3]。當FMDV感染新宿主或在其生長、復制過程中受到抗體壓力的作用,迫使其核苷酸序列發生變化,產生了相互關系密切的由一種優勢基因序列發生變異而導致序列發生變化的新的準種,如此在長時間的感染與傳播過程中,病毒就形成了不斷趨向變異的毒株。口蹄疫病毒核酸變異的頻率非常高,流行前期的毒株與流行后期甚至中期的毒株可能就有差異,口蹄疫病毒的血清型實質上就是一個連續的抗原變異譜。
Martinez等[4]用同一FMDV分離株在不同的時間傳代,結果發現產生了具有不同核苷酸序列的變異毒株。de la Tore等[5]用C型FMDV在BHK-21細胞系上建立了病毒的持續感染,然后從中分離病毒,并對其基因組與其祖代毒株的基因組進行了比較分析,發現后代病毒基因組在逐漸發生變異。熊光明[6]在細胞培養過程中,發現FMDV和豬腸道病毒發生了基因重組。Konig等[7]為了研究不同FMDV分離毒株之間的遺傳變異性并追蹤疫源,曾經對流行于阿根廷的31株分別屬于A、O、C 型的FMDV的VP1基因的核苷酸序列進行了比較分析。結果顯示A 型FMDV 的基因變異性最高,并且可以分為5個譜系,在各分離株之間,其序列差異率為0.9%～18.5%;大多數O 型FMDV可以分為2個群,在各群之間序列的差異性為0.2%～6.0%;C 型FMDV也可以分為2個群,群間核苷酸的差異率為13.4%。陳豪泰等[8]利用DNAstar和Clustalx程序進行184個口蹄疫病毒基因組序列的同源性分析、多重排比。研究發現口蹄疫病毒基因組ORF大小有所差異,范圍為6 963～7 120nt,編碼2 320～2 339aa的多聚蛋白。核苷酸和氨基酸序列的同源性,7個不同血清型間>77.6%和>78.3%,研究發現了可能和生物學功能相關的新的保守和變異區域。結果表明口蹄疫病毒RNA的變異類型豐富和多樣性程度較高,自然界存在的毒株可能大于血清學和測序發現的FMDV的毒株數目。周建華等[9]將從Genbank中提出的20株O型FMDV的全基因組分割成12個編碼區域,即Lab、VP4、VP2、VP3、VP1、2A、2B、2C、3A、3B、3C和3D。通過方差分析,12個編碼序列的相對變異率之間無差異(P>0.05);而這12種編碼序列所對應的氨基酸相對突變率之間差異顯著(P<0.01)。利用Duncan法對這12種氨基酸序列相對突變率進行多重比較,發現3A蛋白的氨基酸相對突變率比其余11種蛋白的差異都顯著(P<0.05);VP2、Lpro的氨基酸相對突變率與VP4、2A、2C、3Cpro、3Dpol之間存在差異(P<0.05);而VP4、2A、2C、3Cpro、3Dpol之間無差異。結果顯示,O型FMDV自身RNA的轉錄和機體對FMDV施加的免疫壓力不是造成FMDV變異的主要原因,而各種病毒產物的功能選擇壓力才是FMDV分子進化的主要原因。
　　
　　3結語
　　
　　FMDV具有遺傳變異性,在不同分離株之間甚至同一毒株不同代次之間都存在明顯的核苷酸差異。正是基因組的變異使病毒得以適應改變了的生存環境,逃脫宿主的免疫監控系統而在體內持續性存活。因此,了解和持續監控FMDV的遺傳變異動態,將有助于對FMDV感染和致病機制的深入化研究,為本病的有效防控乃至凈化提供切實的技術支持。
　　
　　4參考文獻
　　
　　[1] 白文斌,于康震.動物傳染病診斷學[M].北京:中國農業出版社,2002.
　　[2] DOMINGO E,BARANOWSKI E,ESCARMIS S,et al.Foot and mouth disease virus[J].Comp Immunol Microbiol Infect Dis,2002,25(5-6):297-308.
　　[3] 沈小燕,叢國正,常慧蕓,等.口蹄疫病毒的抗原變異與逃避免疫反應[J].中國獸醫科技,2004(12):33-37.
　　[4] MARTINEZ M A,VERDAGAER N,MALEA M G,et al.Evolution subve-rting essentiality dispensability of the cell attachmen