猪流行性腹泻病毒的分子结构和遗传特性

高淑娟 （山东省泰安市岱岳区畜牧兽医局 271000）

猪流行性腹泻病毒的分子结构和遗传特性

高淑娟 （山东省泰安市岱岳区畜牧兽医局 271000）

中图分类号：S858.28文献标识码：A文章编号：1007-1733(2017)08-0058-02

猪流行性腹泻(Porcine epidemic diarrhea, PED)是由猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus, PEDV)引起的一种高度接触性肠道传染病，以腹泻、呕吐、脱水和对哺乳仔猪高致死率为主要特征[1]。PED于1971年在英国的养殖场首次出现，随后传遍整个欧洲大陆，以冬季零星爆发为主要特征。

PEDV粒子具有与冠状病毒科冠状病毒属其他成员同样的形态特征。病毒的抵抗力不强，对乙醚、氯仿等敏感，一般的消毒剂即可将其杀灭，病毒没有血凝性，无法凝集猪、鼠、山羊、马和人等12种不同动物的红细胞。PEDV适应株经60℃或以上处理30min即可失去感染能力。PEDV接种到Vero细胞，在无血清的培养液中加入10～100µg/ml胰蛋白酶的前提下，产生细胞病变，并可以传代培养。

1 PEDV的分子结构

PEDV是被膜病毒，线性正链RNA，基因组约28kb，两端带有帽子结构(Cap)和Poly(A)尾巴。基因组包含5′非编码区、3′非编码区和7个开放阅读框(ORF)。这7个开放阅读框编码4个结构蛋白(S蛋白、E蛋白、M蛋白、N蛋白)和3个非结构蛋白(复制酶1a、复制酶1b和ORF3)，ORF3编码一个未知功能并具有多态性的产物。

PEDV S基因编码的S蛋白是种位于病毒粒子表面的纤突Ⅰ型糖蛋白，由1383个氨基酸(aa)组成，分子量为150-220kDa之间。从N端到C端分成4个主要结构：包含一个信号肽区(1-18aa），四个中和位点区域(499-638aa、748-755aa、764-771aa和1368-1374aa)，一个跨膜区(1334-1356aa)和一个较短的胞内区(Sato et al., 2011)。根据冠状病毒S蛋白的同源性可以将其分为S1(1-789aa)和S2(790-1383)两个结构域，通过序列比对发现，S2更为保守。S1负责识别和结合特异性受体，因病毒多样性而变化结构域，S2负责融合病毒膜与细胞膜的融合，使得其结构相对单一。S蛋白位于病毒粒子的表面，当位于细胞表面上的受体与病毒粒子结合后，S蛋白就会通过膜融合方式侵入到宿主细胞内并在感染宿主体内介导产生中和抗体。此外，利用病毒在体外进行细胞培养，适应增殖，体内培养使之毒力减弱这一特性，S蛋白成为研制防疫PEDV新型有效疫苗主要的目的蛋白。同时，科学家们还利用S基因的结构来探究PEDV各病毒株之间的遗传关系，流行性病学以及基因突变和病毒遗传进化等多个功能方面的研究。

2 PEDV的遗传特性

（1）PEDV的M基因为681bp，编码226个氨基酸。M基因非行保守，分子病原学检测PCR用到的引物一般是扩增M基因的。M蛋白是一种跨膜蛋白，病毒粒子被膜中含量最多的一种成份，分子量为20～30kDa。M蛋白由3个结构域组成：处于病毒囊膜中大的C末端区、暴露于病毒囊膜外短的糖基化N末端区和位于中间位置的α螺旋区[2]。M蛋白与核衣壳的结合，在病毒粒子的装配和出芽过程中起重要作用，M蛋白介导机体产生a干扰素，同时能够刺激机体产生免疫保护，所以M蛋白也可以作为PEDV基因工程疫苗的候选基因[3]。（2）PEDV的N基因是最早被人们克隆认识的，长约1326bp，编码441个氨基酸序列的基础性的磷酸化的核蛋白[4]。N蛋白分子量为58 kDa，在细胞质中与病毒的基因组RNA结合，并相互缠绕形成螺旋状的核衣壳。高表达量的抗N蛋白的抗体在PEDV感染早期的猪体内就能产生，所以N蛋白可以作为早期PEDV感染诊断的目标之一。（3）PEDV的E基因是最小的结构蛋白基因，全长才231nt，同其他冠状病毒一样具有高同源性。E基因编码76个氨基酸的小酸性II型囊膜蛋白E，分子量为8.3kD，是病毒包膜的组成部分。研究者发现将E基因与M基因共同导入pS2FV甲病毒载体中，经过体外诱导成功表达。E蛋白与M蛋白相互协作形成病毒粒子，参与复制与出芽，并诱导细胞凋亡。（4）ORF3基因编码223或224个氨基酸的包膜蛋白，有一个由6个His氨基酸组成的尾巴。因自身结构的特性使得ORF3具有多态性，野生型与弱毒株的ORF3基因有个标志性的区别，17个氨基酸的差异，专家推测这与病原性密切相关，导致病毒毒力不同[5]。（5）复制酶多聚蛋白ORF1a(12354nt)和ORF1b(8037nt)是一个多功能的非结构蛋白，位于5’UTR的下游，占据整个基因组的2/3，预测分子量为753kDa。与病毒基因子的复制相关[6]。

[1] Pensaert MB, Debouck P. A new coronavirus-like particle associated with diarrhea in swine [J]. Arch Virol, 1978, 58 (3) : 243-247.

[2] Utiger A, Tobler K and Bridgen A. Identification of Protein Specified by Porcine Epidemic Diarrhea Virus[J]. Adv Exp Med Biol, 1995, 380: 287-290.

[3] Cornelis AM, Kuo L, Masters PS, Vennena H and Peter JM. Coronavirus particle assembly: primary structure requirements of the membrane protein[J]. J Virol, 1998, 72(8): 6838-6850.

[4] Narayanan K, Maeda A, Maeda J, Makino S. Characterization of the coronavirus M protein and nucleocapsid interaction in infected cells[J]. J Virol, 2000, 74(17): 8127-8134.

[5] Park SJ, Moon HJ, Yang JS, Lee CS, Song DS, Kang BK and Park BK. Sequence analysis of the partial spike glycoprotein gene of porcine epidemic diarrhea viruses isolated in Korea[J]. Virus Genes, 2007, 35(2): 321-332.

[6] Brian DA and Baric RS. Coronavirus genome structure and replication. Curr Top Microbiol Immunol, 2005, 287: 1-30.

2017–03–27）