结构蛋白VP4、VP6和VP7对牛轮状病毒的致病作用

冯春花 郭东光 陈明艳

摘要：牛轮状病毒是引发犊牛严重腹泻的重要病原体，其结构蛋白VP4、VP6与VP7三者的相互作用对病毒的组装与感染发挥着至关重要的作用。在病毒感染过程中，VP4可以影响VP7的抗原性，而VP7通过反向调节VP4又可以影响病毒体对宿主细胞的特异性吸附作用，此外，三者在结构上的特异性分布，不仅可以构成病毒框架和稳定VP4、VP7的空间结构，而且可以增强它们的免疫原性。所以，对结构蛋白VP4、VP6和VP7在结构上和生物学特性上的认识，对于今后在治疗和预防轮状病毒性疾病具有非常重要的生物学意义。

关键词：牛；轮状病毒；结构蛋白VP4；结构蛋白VP6；结构蛋白VP7

中图分类号：S858. 23

文献标识码：B

文章编号：2095-9737（2018）06-0015-01

1 流行特点

牛轮状病毒（BRV）属于呼肠孤病毒科，轮状病毒属的成员，是引起人和多种幼龄动物非细菌性腹泻的重要病原之一，多数新生犊牛腹泻与轮状病毒感染有关，给全球养牛业带来巨大的经济损失[1]。自1969年首次从Nebraska新生牛犊腹泻粪便中分离到牛轮状病毒NCDV株以来，世界各地均有不同RV感染牛的报道[2]。

2 轮状病毒结构特征

BRV病毒为双股RNA病毒，其基因组共包含11个不连续的基因片段，且每段含一个ORF，除NSP5和NSP6兩个非结构蛋白由基因组最小的一段RNA编码外，其余每段均编码一个蛋白，即6种结构蛋白（ VP1—VP4，VP6，VP7）和6种非结构蛋白（ NSP1—NSP6）[3]。因VP4、VP6和VP7三种结构蛋白的免疫原性与轮状病毒的抗原特性有重要关系，目前已成为很多学者研究开发预防牛轮状病毒疫苗的重要靶标蛋白。

2.1

VP4结构蛋白功能及特征

VP4是由BRV第4基因片段编码，由776个AA组成，分子量为88 kDa的病毒多肽。研究显示，VP4是一种外壳钉状粒样的黏附蛋白，是宿主细胞受体结合的重要蛋白，其作用包括血凝素作用，决定病毒毒力，是病毒感染过程中的重要性保护性抗原之一。此外，VP4在细胞吸附和穿透中具有非常重要的功能，在感染宿主细胞过程中，胰酶可以激活病毒粒子，并且被裂解为两种亚单位蛋白，一种是带氨基末端的VP8，另一种是带羧基末端的VP5，其中VP8是病毒的血凝素抗原和重要的中和抗原蛋白[4]。另一方面，因VP4裂解增强了病毒的感染力，促使病毒更容易穿人宿主细胞，因此VP4的胰酶裂解位点在BRV复制中非常重要[5]。另外，VP4作为BRV的一种中和抗原，在自然感染时能够刺激机体产生少量中和抗体。

2.2

VP7结构蛋白功能及特征

结构蛋白VP7与VP4 -同构成BRV的外衣壳，根据不同毒株间的差异，VP7结构蛋白可由7、8或9基因组节段所编码。VP7是构成病毒衣壳的最外层，并且此层非常光滑，也是BRV最主要的外衣壳蛋白和中和抗原，能被细胞毒性T淋巴细胞所识别，在临床上对于BRV的保护性免疫至关重要[6]。

由于Ca2+对轮状病毒的外形及外壳蛋白的稳定和病毒的成熟非常重要，而VP7是发挥和Ca2+结合的主要结构蛋白蛋白，完整的BRV病毒颗粒倾向形成三层颗粒（TLP），在没有Ca2+离子存在的情况下，成熟的病毒颗粒将失去VP4和VP7两个结构蛋白而形成具有转录活性的双层颗粒（DLP）[7]。此外，VP7可以与VP4相互作用而影响VP4与宿主细胞受体的结合效率，从而对轮状病毒的复制效率产生重要影响[8]。

2.3

VP6结构蛋白功能及特征

结构蛋白VP4除与VP7作用外，还可以和VP6相互作用，这对于维持病毒内外壳之间的精密吻合尤为重要。BRV内衣壳蛋白仅有VP6 -种，由基因组第6基因片段所编码，是基因组核心蛋白，约占病毒蛋白总量的1/2，其生物学功能是作为一个物理受体在病毒基因组包装和进入宿主细胞的过程中发挥着重要作用[9]。研究显示，VP6是BRV的重要群抗原和亚群抗原，为同一血清群中任意种属动物所具有的共同抗原。此外，VP6作为实验室诊断和检测的重要抗原还具有很强的抗原性和免疫原性，也是介导BRV黏膜免疫反应的特异性抗原，可刺激机体产生分泌型IgA[10]。同时，VP6作为在病毒复制过程中转录酶和复制酶的必须亚基，能激活转录酶促进病毒mRNA的合成，同时对病毒复制酶的活性也具有重要调节作用[11-12]。

3 小结

轮状病毒现已成为致婴幼儿和幼龄动物腹泻的重要病原体，给人类健康和养殖业带来了巨大的经济损失，据统计全世界每年约有上百万婴幼儿死于轮状病毒感染，严重威胁着婴幼儿健康和生活质量。

VP4、VP6和VP7作为BRV的重要结构蛋白和主要抗原性蛋白，在轮状病毒的疫苗研制和治疗方面均具有重要的指导意义。所以，对轮状病毒VP4、VP6和VP7结构蛋白的认识不仅可以进一步解释其感染宿主的重要机制，而且对未来牛轮状病毒的治疗和预防也具有重要的指导作用。

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