鸭坦布苏病毒的遗传演化及毒力减弱的分子基础

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a2009090720
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自2010年鸭坦布苏病毒首次在中国爆发以来,持续有鸭坦布苏病毒病的相关报道。本文利用病毒分离、RT-PCR技术,在来自浙江、江苏和安徽等省麻鸭病料中分离到13株鸭坦布苏病毒,分别命名为ZJ201501、ZJ201502、ZJ201503、ZJ201504、ZJ201505、ZJ201506、ZJ201507、ZJ201508、JS201501、JS201502、AH201501、AH201502和AH201504。利用覆盖DTMUV全基因组的9对两两相互重叠的PCR引物,对13株病毒的全基因组进行分段RT-PCR扩增、测序、拼接,得到病毒的全基因组序列。运用MegAlign和Mega7.0软件,将这些毒株与之前实验室完成测序的15株分离株及从GenBank中按年份随机选取的32株鸭坦布苏病毒序列进行比对,并绘制了ORF核苷酸序列和E蛋白氨基酸序列的系统发生树。结果发现无论是基于ORF核苷酸序列还是E蛋白氨基酸序列绘制的进化树,2015年分离的毒株位于一个独立的小分支上,位于进化树的最上端,与GX2013G、GX2013C、CQW1和SD201120的遗传距离较近,与早期分离的FX2010遗传距离较远;上述毒株的核苷酸同源性均大于96.7%,E蛋白氨基酸同源性均大于97.6%。表明DTMUV虽然发生了一定变异,但不同年代分离株的核苷酸和E蛋白的氨基酸仍然具有较高同源性。为进一步了解鸭坦布苏病毒致病性的变化,根据进化树上的位置和病毒分离时间的不同,选取了5株病毒(SH201002、JS201101、HB201214、ZJ201503和ZJ201502),通过鼻腔感染33周龄的产蛋麻鸭,每只接种103.5TCID50病毒。结果发现感染组大部分鸭子均表现出食欲不振,剖检发现最明显的病理变化是脾脏肿大和卵巢出血。病毒分离结果发现除SH201002外,其余分离株感染鸭的肺脏中均可分离到病毒,其它脏器中的病毒分离结果也略有不同,表明鸭坦布苏病毒的组织嗜性可能发生了改变。JS201101接种鸭在感染后8日和12日各死亡1只,而其它病毒感染鸭均没有死亡;抗体检测结果发现SH201002感染鸭的血清抗体转阳时间比其余病毒感染鸭晚一些,表明坦布苏病毒进化过程中抗原性发生了改变。为进一步探究鸭坦布苏病毒对哺乳动物的致病性,将13株鸭坦布苏病毒分离株分别经鼻腔接种3周龄SPF BALB/c小鼠,每只感染104.0TCID50病毒。小鼠未表现出任何的临床症状,小鼠的体重与PBS对照组比较未有明显下降,只是在一定程度上抑制了小鼠的体重增长,但是脏器分离结果发现在部分分离株感染小鼠的肺脏和鼻腔中可分离到病毒,说明部分分离株已经获得了在小鼠体内复制的能力。为了深入阐明影响鸭坦布苏病毒毒力的分子基础,以本实验室致弱的FX2010-180P(180P)和其亲本强毒FX2010为研究对象,利用反向遗传学操作系统,相互替换E基因,拯救基因重组病毒r180P-FX2010E和rFX2010-180PE(本实验室已构建)。将rFX2010、rFX2010-180PE、r180P和r180P-FX2010E经肌肉感染200μL 103.5TCID50 9周龄的雌麻鸭,第2天每组中放置3只未感染的SPF健康鸭作为接触组。结果发现rFX2010-180PE与亲本强毒rFX2010相比,对鸭子表现全身性脏器感染,然而却丧失了鸭通过接触传播的能力(与本实验室之前所做的结果吻合);而r180P-FX2010E未能获得强毒的特性,与亲本毒r180P一样,仅能在脾脏中低水平的复制,不能在鸭群中进行水平传播。为了进一步确定对鸭子水平传播有关键影响的氨基酸位点,在rFX2010的背景下,将E蛋白结构域Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中的差异氨基酸分别进行定点突变,利用反向遗传学操作系统分别拯救了3个区域突变毒株:rFX2010-EDI、rFX2010-EDII和rFX2010-EDIII,用相同的实验方法进行了麻鸭的致病性试验。发现r FX2010-EDI和rFX2010-EDIII没有改变强毒的致病性,不仅呈现全身性感染,而且可以通过接触在鸭之间传播;而rFX2010-EDⅡ仅能在脾脏中低水平复制,同时丧失了在鸭之间传播的能力。进一步拯救位于EDⅡ中的2个氨基酸差异的单点突变毒株rFX2010-E/E89G和rFX2010-E/D120N。动物实验发现,rFX2010-E/E89G仍保持强毒的特性,可以通过接触在鸭之间传播;而rFX2010-E/D120N仅能在脾脏中低水平复制,丧失了在鸭之间传播的能力,表现出与弱毒疫苗株180P相似的生物学特性。表明E蛋白结构域Ⅱ中的120位氨基酸由D变为N是导致坦布苏病毒毒力减弱的关键氨基酸,突变该位点能够降低病毒在鸭子体内的复制能力和在鸭群间的水平传播能力。本研究为进一步探究鸭坦布苏病毒和其他黄病毒成员的分子致病机制奠定了基础。
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