猪繁殖与呼吸综合征病毒结构蛋白功能研究进展

2022-11-22袁盛林汤德元杨志刚韩超逸宴仁潭陈阊峥罗柳陈旭廖正波

北方牧业 2022年8期

袁盛林，汤德元，杨志刚，韩超逸，宴仁潭，陈阊峥，罗柳，陈旭，廖正波

（贵州大学动物科学学院，贵州贵阳 550025）

猪繁殖与呼吸综合征病毒属于动脉炎病毒科动脉炎病毒属，是一种有囊膜的单股正链RNA 病毒，是猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)的病原。 PRRSV 可分为I 型(PRRSV I 型) 和II 型(PRRSV II 型)。引起主要的临床症状是妊娠母猪的流产，死胎和木乃伊胎，常伴厌食、发热等症状。目前为止，本病几乎存在于所有的猪群，严重影响了我国养猪业的健康发展。

1 PRRSV 基因组结构

PRRSV 基因组编码11 个开放阅读框(ORF)。 PRRSV 有8 种结构蛋白，分别是GP2a、GP3、GP4、GP5、膜(M)蛋白、包膜(E)蛋白和ORF5a 蛋白。各种蛋白之间的免疫原性各有不同，根据Hung Q.Luong 等最新研究表明GP3、M和N 的免疫原性水平最高；GP2a、E、GP4 和GP5的中间体；ORF5a 蛋白最低。

2 PRRSV 结构蛋白功能

2.1 GP2a 蛋白

GP2a 和GP4 是病毒关键附着蛋白，通过与CD163 相互作用介导病毒进入易感宿主细胞，因为CD163 能够介导PRRSV 非许可细胞系的感染，Marc-145 细胞的PRRSV 感染可以用针对CD163 的抗体以剂量依赖性方式阻断。且PRRSV GP2a 和GP4 可以诱导针对PRRSV 的中和抗体。可将其选择作为新PRRSV 疫苗的候选抗原。 GP2a 对产生感染性子代至关重要。研究表明，II 型PRRSV GP2a 中氨基酸位置41–55 和121–135 的区域是B 细胞表位，这两个表位都是保守的，且两个表位的抗体均可减少病毒在猪肺泡巨噬细胞中的增殖，表明GP2a 是可以诱导针对PRRSV 的中和抗体。

2.2 GP3、GP4 蛋白

糖蛋白3 (GP3) 是一种高度糖基化的膜蛋白，是猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)的保护性抗原和次要结构蛋白，在病毒组装和感染中起着至关重要的作用。 Ding 等研究发现GP3 通过转录因子SP1 的泛素化能下调CLDN4 以促进病毒进入，并发现GP3 在调节基因转录中的新功能，感染猪的GP3 抗体也在清除病毒感染中发挥作用。GP3 和GP4 的重叠区域是高变的，在PRRSV I 型中，PRRSV GP3 3′端的缺失通常会导致GP3 和GP4 的长度变化，并且在PRRSV I 型分离株中普遍发现缺失。

GP4 是一种次要的高度糖基化结构蛋白，分别由I 型和II 型PRRSV 中的187 和183 个氨基酸组成。 Zhou 等对来自不同亲本病毒的GP4 或M 基因进行DNA 改组，这对未来开发针对PRRSV 的广泛保护性疫苗具有重要意义。此外，使用大肠杆菌制备和纯化系统重组的GP4蛋白能有效的识别PRRSV 阳性血清，噬菌体对PRRSV 具有很强的特异性，也可用特定噬菌体可以将PRRSV 与其他病毒区分开来。

2.3 GP5 蛋白、M 蛋白

GP5 和M 是PRRSV 的主要膜蛋白，是病毒出芽的驱动力和抗体的靶标。在序列保守性方面，PRRSV 中GP5 是变异程度最大的蛋白，尤其是其N 端胞外域，所以GP5 经常用于病毒的进化研究。 GP5 形成包括半胱氨酸50 的二硫键连接的复合物与非糖基化的M 蛋白，这种GP5/M 复合物与病毒组装，出芽以及病毒颗粒与细胞附着因子的结合有关。 M 蛋白还可能影响针对GP5 抗体的反应性逃逸突变体，由于M 的外域中一个氨基酸的缺失，该突变体对广泛中和的抗体产生了抗性。作为病毒的主要糖基化结构蛋白，GP5 蛋白具有较好的免疫原性，可诱导体内形成中和能力高于GP4 诱导的抗体，且GP5 和M 蛋白可以聚合形成二聚体。

M 蛋白可与GP5 形成异源二聚体，这对蛋白质转运和子代病毒体组装、流出至关重要。其免疫原性很强而且也比较保守，病毒出芽发生在胞吐途径的膜上且需要GP5/M。研究表明，无论蛋白质是单独表达还是在PRRSV 感染的细胞中表达，PRRSV I 型和II 型毒株的GP5 和M均在半胱氨酸处棕榈酰化。在M 或GP5 中缺乏一或两个酰化位点的病毒可被拯救，但其滴度会显著降低，但缺乏酰化位点的GP5 和M 会形成二聚体。 Hicks JA 等证实Snap 膜融合网络的辅助蛋白能与GP5 和M 特异性相互作用导致PRRSV 复制减少。

2.4 包膜蛋白E

E 蛋白是病毒粒子的次要结构成分。PRRSV的E 蛋白长度为70～73 个氨基酸，具有单一的跨膜螺旋结构和离子通道活性。病毒颗粒形成不需要E 蛋白，但E 缺失的PRRSV 病毒不具有传染性。 Zhang 等使用免疫沉淀耦合质谱法，确定了微管蛋白-α 是E 的相互作用蛋白。此外，还证明了E 蛋白的25 个残基C 端内域对于其和微管蛋白-α 的相互作用至关重要，培养细胞中E蛋白的过度表达导致微管解聚。E 蛋白具有额外的生物学功能，可与负责诱导细胞凋亡的宿主线粒体蛋白之间的相互作用，在PRRSV 复制的晚期时间点表达，感染的晚期促进微管网络的降解。 E 蛋白也能与线粒体蛋白ATP5A、抑制素和ADP/ATP 转位酶相互作用，并通过抑制ATP 生成诱导细胞凋亡。