口蹄疫病毒适应性生存：变异与维稳的统一

口蹄疫(FMD)是世界动物卫生组织(OIE)法定必报的动物疫病之一，我国农业部也将其列在一类动物疫病病种名录之首。该病的病原体- 口蹄疫病毒(FMDV)有 O、A、C、SAT1-3、Asia1 共 7 个血清型，易变异，每个血清型内又分化出多个拓扑型/谱系、基因型或毒群。O 型 FMDV 最复杂，也是引发全球FMD 疫情最广的病原。其中，O 型PanAsia-1谱系 FMDV 导致的 FMD 疫情，见于亚洲、欧洲、非洲的许多国家和地区。1999年，该谱系病毒侵入我国，给养殖业造成了严重的损失。FMDV 与宿主的适应性进化，衍生出了新的变异株，如我国的O型PanAsia-1 谱系FMDV 分离株进一步划为三个亚系。分离株经细胞多次传代，其结构蛋白也会发生特征性的氨基酸变异，表现趋异的生物学特性。阐释这些变化，认识变异对其感染性及其它表型的影响，不仅有助于理解不同环境中FMDV 遗传多样性与其进化生物学间的内在联系，而且对FMD 疫苗毒种的筛选和优化具有现实意义。

近日，《 Journal of Virology》发表了“ Engineering responses to amino acid substitutions in the VP0 and VP3 coding regions of panAsia-1 strains of foot-andmouth disease virus serotype O”的研究论文，中国农业科学院兰州兽医研究所的刘在新研究员和白兴文博士为通信作者。该研究团队是国内FMDV 反向遗传操作技术平台建立的先驱者。在此基础上，该研究以 O 型 Cathay 拓扑型 FMDV 感染性 cDNA 为骨架，先后构建了近40 个基因型间嵌合和/ 或突变的基因组全长cDNA 分子克隆并成功拯救近20 种FMDV 基因工程病毒株。利用经典的蚀斑试验和乳鼠致病性试验，结合三维结构模拟分析，解释了1999年～2008年间7株O型PanAsia-1系FMDV结构蛋白 VP0(VP4、VP2)和 VP3 中共 13 处特征性氨基酸变异的遗传工程效应。该研究认为，包括VP4在内的结构蛋白靶标位点的氨基酸残基通过分子间的氢键和范德华力的位阻或级联反应，决定子代病毒是否具有感染性及其遗传适应性。尤为重要的是，这种互作在干扰病毒粒子空间结构稳定性的同时，显著影响FMDV 抗原中和位点的灵活性。同时，他们还鉴定出了一处酸敏感性的关键位点，突变该位点的基因工程病毒，保持了高滴度的特性。当然，由于RNA 病毒复杂的准种特性及其种群遗传的瓶颈问题，基因组中除了结构蛋白以外的独特性单元在维持FMDV 的遗传特性与生物表型方面也发挥着重要的作用。未来可以通过挖掘FMDV 血清/ 基因型间(内)有差异的序列、特别是其结构蛋白中氨基酸残基的潜在功能，来指导FMD 防控产品的研发、生产及应用。

另外，该研究证实了病毒结构蛋白VP3 中第174 位特征性氨基酸的变异，并不改变基因工程病毒株对两种易感细胞系的侵染能力，也不影响其利用细胞表面受体的类型，进一步确定了O 型FMDV利用不同宿主/组织细胞受体水平的差异性。据此推断，FMDV 粒子表面的结构蛋白中仍有暂未鉴定出的细胞适应性受体结合位点，不同来源细胞表面上的同一受体并非完全相同。上述研究结论暗示，FMDV 细胞适应性受体结合位点中的氨基酸改变与其抗原变异之间存在某种协同机制。要解答这些问题，须从空间立体构象出发，深入探究FMDV 与宿主(细胞)在“ 劫持”与“ 清除”过程中相互拮抗的分子机理。