猪繁殖与呼吸综合征病毒抗原表位研究进展

陈如敬，周伦江，吴学敏，车勇良，严 山，王晨燕，王隆柏，刘玉涛，魏 宏

(福建省农业科学院畜牧兽医研究所 福建省畜禽疫病防治工程技术研究中心，福建福州 350013)



文献综述

猪繁殖与呼吸综合征病毒抗原表位研究进展

陈如敬，周伦江*，吴学敏，车勇良，严 山，王晨燕，王隆柏，刘玉涛，魏 宏

(福建省农业科学院畜牧兽医研究所 福建省畜禽疫病防治工程技术研究中心，福建福州 350013)

根据病毒表位与受体细胞结合部位的差异可分为B细胞抗原表位和T细胞抗原表位。对猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)的抗原表位的研究已有大量报道，论文根据PRRSV的基因组结构蛋白和非结构蛋白基因编码区特点，对鉴定的PRRSV相关抗原表位进行简要综述，为进一步开发PRRSV快速鉴别诊断方法和多表位疫苗奠定基础。

猪繁殖与呼吸综合征病毒；抗原表位；结构表位

抗原表位(antigen epitope)是指抗原分子表面具有刺激机体产生抗体或致敏淋巴细胞并能被其识别的免疫活性区，又称抗原决定簇(antigenic determinant)。根据表位与受体细胞结合部位的差异，表位可分为B细胞抗原表位和T细胞抗原表位；根据表位结构不同，可分为连续抗原表位(又称线性表位，由肽链上连续氨基酸组成，主要是T细胞表位和部分B细胞表位)和不连续抗原表位(又称构象表位，由空间上相近但顺序上不连续的氨基酸组成，仅见B细胞表位)[1]。猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)引起的，妊娠母猪发热、厌食及繁殖障碍(流产、早产、死胎、木乃伊胎)，新生及断奶仔猪高病死率的呼吸道疾病。根据血清学和基因组特征分析，可将PPRSV分为欧洲型(代表株为LV株)和美洲型(代表株为VR2332株)，两个PRRSV型在我国均有报道[2]。PRRSV基因组全长约为15 kb，为单股正链RNA病毒，其编码有9个主要开放阅读框(ORFs)，分别为ORF1a、ORF1b、ORF2a、ORF2b、ORF3、ORF4、ORF5、ORF6和ORF7，其中ORF1占基因组全长的3/4，编码病毒的非结构蛋白，ORF2-ORF7编码病毒的结构蛋白[3-4]。本文根据PRRSV结构蛋白和非结构蛋白上抗原表位进行简要综述，为开发PRRSV快速鉴别检测方法和基因工程表位疫苗奠定基础。

1 非结构蛋白

ORF1靠近PRRSV基因组的5′端，为PRRSV最大的编码框，编码PRRSV的非结构蛋白。ORF1经不同的切割可形成ORF1和ORF2，其中ORF1翻译后形成pp1a多聚蛋白，ORF1b通过核糖体移码(ribosomal frameshift)翻译形成pp1b多聚蛋白。pp1a和pp1b多聚蛋白与PRRSV的复制密切相关，其通过自我剪切(self splicing)可形成多种非结构蛋白，如NSP1α、NSP1β、NSP2-NSP6、NSP7α、NSP7β、NSP8-NSP12及NSP2TF等。Song Y等[5]对PPRSV的NSP1鉴定出3个表位(表位aa54-59、表位aa157-163和表位aa185-232)，其中表位aa54-59和表位aa185-232在北美型PRRSV中较为保守，但和欧洲型PRRSV差异较大；表位aa157-163高度保守，仅欧洲型PRRSV存在单个氨基酸变异(L162→S162)。进一步的B细胞表位定位发现，表位aa54-59和表位aa157-163为线性表位，aa185-232为不连续表位。

2 结构蛋白

ORF2-ORF7为编码PRRSV的结构蛋白，分别编码PRRSV的GP2(ORF2)、GP3(ORF3)、GP4(ORF4)、GP5(ORF5，也称E蛋白)、GP6(ORF6，也称囊膜蛋白M)和GP7(ORF7，也称核衣壳蛋白N)。其中关于PRRSV的表位研究较多的蛋白为E蛋白、M蛋白和N蛋白。

2.1 N蛋白

PRRSV的N蛋白为非糖基化蛋白，与PPRSV的细胞入侵密切相关，猪在感染PRRSV后会产生长时间的针对N蛋白的免疫应答。研究发现，美洲型PRRSV的存在多个表位，主要有线性表位(aa4-33、aa30-52和aa69-112)和非线性表位(aa52-69和aa112-123)。欧洲型PRRSV主要存在线性表位(aa2-12、aa25-30和aa40-46)和非线性表位(aa51-67和aa80-90)，其中aa25-30为欧洲型和美洲型PRRSV的通用表位，在欧洲型和美洲型PRRSV中高度保守[6-8]。

2.2 E蛋白

E蛋白是PRRSV中变异频次最高的蛋白，含有PRRSV的中和表位，为PRRSV病毒GP5基因编码。对PRRSV的研究发现，几乎所有的中和表位都是针对该蛋白[9]。但需要指出的是，表达PPRSV的E蛋白免疫猪群仅产生针对PRRSV的中和抗体[10]。针对E蛋白的中和表位主要位于蛋白的胞外区(aa37-52)，虽然该表位在PRRSV分离株中极保守，但该区域并非PRRSV的优势免疫区，在高致病性PRRSV的研究发现，该处表位并不能中和高致病性PRRSV血清抗体[11-12]。美洲型PRRSV存在3个线性表位(aa27-30、aa37-45和aa170-201)，其中aa37-45为中和表位[13]。Rodriguez M J等[14]发现欧洲型PRRSV存在3个线性表位(aa38-54、aa130-170和aa170-201)，其中aa38-54为中和表位，且认为在aa38位之前不存在欧洲型PRRSV的中和表位，在欧洲型PRRSV线性表位aa170-201的aa190-201可作为美洲型和欧洲型PRRSV的共同诊断抗原候选区。研究发现，美洲型PRRSV aa30-39存在中和表位[15]。美洲型和欧洲型PRRSV在该蛋白除存在共同的线性表位外，还有型独特性表位，可应用于鉴别诊断研究[16]。此外，E蛋白存在一个优势免疫区表位(aa27-30)，但该表位不是中和表位，有报道发现PRRSV感染后先产生优势免疫区表位(aa27-30)抗体后，在可以识别中和表位(aa37-52)。研究发现，在E蛋白(aa119-127和aa151-159)存在PRRSV的T细胞表位[17]。

2.3 M蛋白

M蛋白是非糖基化的结构蛋白，在动脉炎病毒属病毒中最保守。研究发现，PRRSV M蛋白具有增强E蛋白产生中和抗体和细胞免疫的能力[18]。发现美洲型PRRSV M蛋白的抗原表位位于胞内区aa151-165和aa161-174，即aa161-165该蛋白的抗原表位[19]。Wang Q等[20]发现，美洲型PPRSV存在高度保守B细胞型特异性线性表位位于aa3-6和aa153-165。

2.4 其他结构蛋白

GP2-GP4蛋白在成熟的PRRS病毒颗粒中相对较少，也称为病毒的次要蛋白(minor enveloped protein)，该类蛋白在PRRSV感染和中和抗体的产生中具有重要作用。宋艳华等[21]利用酶联免疫斑点测定法(enzyme-linked immunospot assay，ELISPOT)发现，GP3蛋白的存在美洲型PRRSV高度保守的T细胞表位aa106-114。陶冶等[22]利用噬菌体展示技术检出GP3蛋白的一个线性表位(ATPLSSTTWLWR)。Zhou等[23]研究发现GP3蛋白存在2个最小的抗原表位(aa67-74和aa74-85)。研究发现，PRRSV的GP4蛋白具有中和抗体活性，位于胞外亲水区aa59-67，该表位可作为美洲型PRRSV的一个中和表位。袁庆等[24]筛选出两个PRRSV GP4蛋白的线性抗原表位(aa84-95)和(aa112-123)。

3 结语

PRRS在临床上主要使用灭活疫苗和弱毒疫苗进行免疫，但存在灭活疫苗对PRRSV的变异株无法提供有效保护，尤其是针对高致病性PRRSV。研究发现，PRRSV毒株变异较快，易发生基因重组现象，可导致猪群长时间持续性PPRSV感染。而开展PPRSV的多表位疫苗研究则可有效解决上述问题，通过对PRRSV不同蛋白鉴定出的不同抗原表位，利用分子计算技术对其进行模拟优化，研制出针对多种致病型PRRSV通用疫苗，甚至还可以将不同类型传染病的抗原表位(尤其是具有中和活性的抗原表位)进行优化后构建多表位多联疫苗。该类疫苗可被多种遗传背景的MHC分子识别并结合，可高效递呈抗原，且在诱导细胞特异性免疫上具有优势[25-27]。相信随着对多表位及其疫苗研究的不断深入，该技术在病毒疫苗学研究中的价值将不断凸显。

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Progress on Antigen Epitopes of PRRSV

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

(InstituteofAnimalHusbandryandVeterinaryMedicine,FujianAcademyofAgriculturalScience，FujianAnimalDiseaseControlTechnologyDevelopmentCenter,Fuzhou,Fujian, 350013,China)

Based on the difference of the binding site of the receptor cells, the antigen epitopes can be divided into B cell and T cell epitopes.In the paper, we made a mini-review for the PRRSV antigen epitopes identified before, based on the genomic characteristics of porcine reproductive and respiratory syndrome virus, which lays good foundation for developing differential diagnosing methods and multi-epitopes vaccines of porcine reproductive and respiratory syndrome virus.

Porcine reproductive and respiratory syndrome virus; antigen epitope; structural protein

2016-05-17

福建省公益类科研专项(2014R1023-16;2014R1023-13)

陈如敬(1984-)，男，福建连江人，硕士，助理研究员，主要从事动物传染病研究。*通讯作者

S852.659.6

A

1007-5038(2016)11-0091-03