猪流行性腹泻病毒分子生物学研究
​李仕韦 傅博 陈丽金
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​李仕韦 傅博 陈丽金,. 猪流行性腹泻病毒分子生物学研究[J]. 纳米技术研究,2024.3. DOI:10.12721/ccn.2024.157299.
摘要: 通过对猪流行性腹泻病毒的细胞培养,可以对该病毒的分子结构特征和基因组序列,多种结构蛋白的生物学性质和功能,病毒的诊断和细胞免疫等,进行更加深入的研究。但是对于猪流行性腹泻病毒的研究还处于落后状态,有些方面的研究没有涉及,想要对这种病毒进行深入分析与研究,则可以利用分子生物学方法,通过多种方式对猪流行性腹泻病毒进行研究,为研究工作的进一步开展提供技术支撑。基于此本文对猪流行性腹泻病毒分子生物学研究进行了探讨。
关键词: 猪流行性腹泻;病毒;分子生物学
DOI:10.12721/ccn.2024.157299
基金资助:

感染猪流行性腹泻病毒的猪只会出现流行性腹泻的症状,病猪的呕吐、脱水现象较为严重,同时还会出现水样腹泻的现象,具有极强的传染性,同时也具有季节性特点。一旦发生该种疾病会对养猪场产生较大影响,造成的经济损失较为严重。目前多个国家猪流行性腹泻的发生率比较高,发病原因也愈加复杂,对猪流行性腹泻病毒进行分子生物学研究,可以实现对病毒的快速检测,整体的灵敏性比较高,在病毒和病毒的研究与检测中得到了广泛应用。

一、猪流行性腹泻病毒的细胞培养

猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus, PEDV)的细胞培养难度比较大,人们从发现这种病毒开始就已经进行了多方面的研究,应用了不同的方法进行细胞培养,在十年的时间内也没有取得显著成就,不利于对猪流行性腹泻病毒的进一步研究。直到 1988 年, Hofmann 等首次在培养基含胰酶的 Vero 细胞上成功繁殖出 PEDV,并认为胰酶对 PEDV 纤突糖蛋白切割作用增强了病毒对 Vero 细胞的感染力,此方法在 PEDV 分离、细胞培养和疫苗的研究中被广泛应用;此后,Ku anagi K 等研究者对 PEDV 细胞培养进行了深入研究, 相继在仔猪膀胱、肾脏的原代细胞和 KSEK6、IBRS2、MA104、CPK、ESK 的传代细胞系上成功培养了 PEDV。猪流行性腹泻病毒的细胞培养成功对其进行进一步研究有着积极影响,突破了研究瓶颈,可以进一步进行猪流行性腹泻病毒疫苗的研究,为猪流行性腹泻病毒分子生物学研究提供了新的方向。

二、猪流行性腹泻病毒的基因组结构和复制

1、基因组结构

PEDV基因组是单股正链具有感染性的RNA,与其他冠状病毒相似,其基因组5?端有一个帽子结构(cap),3´端有1个Poly(A)尾,基因组全长为28033nt。基因组5´端非翻译区(5´UTR)位于基因1上游,长296nt;5´UTR内含有长为65nt~98nt的前导序列(L)和1个以AUG为起始密码子并拥有Kozak序列(GUUCaugC)和编码12个氨基酸的开放阅读框(ORF)。

2、基因组复制

猪流行性腹泻病毒的基因组复制与冠状病毒相比有着相似的地方,病毒在侵入宿主细胞时会与细胞膜相融合,进入到细胞内后会进行基因组的释放,从而感染宿主细胞。首先,基因1翻译一个多聚前体蛋白质,经共转译处理后产生RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp)和其他合成病毒RNA的蛋白质。RdRp以基因组RNA为模板转录产生负链RNA,然后以负链RNA为模板合成不同长度的亚基因组mRNA(sgmRNA)和基因组RNA,所有sgmRNA的共同特征是5´端有与基因组RNA相同的L序列、3´端有一套相同的重叠序列。

三、猪流行性腹病毒的编码蛋白及其功能

1、非结构蛋白及其功能

(1)复制酶多聚蛋白1ab(pp1ab)。它是由基因1编码的一个多功能蛋白质,预测分子质量为753ku,有13个预测蛋白酶切割位点的非结构蛋白,经共转译处理后产生与病毒基因组复制相关的一系列蛋白质,主要功能包括负链RNA、前导RNA、sgmRNA和子代病毒RNA的转录作用以及对多聚蛋白切割产生具有功能产物的蛋白酶切割作用。因此,其在病毒感染前期的作用比较大,可以进行蛋白酶的切割。

(2)ORF3蛋白。ORF3蛋白是编码分子质量为25.3ku的非结构蛋白,通过限制性片段长度多态性分析适应Vero细胞的弱毒PEDV和野毒PEDV的ORF3,发现ORF3与病毒毒力有关。

2、结构蛋白及其功能

(1)S蛋白。S蛋白是由1383个氨基酸组成、分子质量为180ku~220ku、位于病毒粒子表面的纤突糖蛋白,在病毒粒子与细胞表面受体结合后通过膜融合侵入宿主细胞和在感染宿主体内介导中和抗体产生的过程中发挥重要生物学作用。目前,PEDVS蛋白中和表位在以烟草花叶病毒为载体的无烟碱烟草植物中得到了成功表达,表达蛋白免疫接种后,对仔猪具有良好的保护作

用,为PEDV转基因植物疫苗研究奠定了物质基础。

(2)N蛋白。N蛋白是由441个氨基酸组成、分子质量为55ku~58ku、磷酸化的核衣壳蛋白,与病毒基因组RNA相互缠绕形成病毒核衣壳。N蛋白在猪流行性腹泻病毒的结构蛋白中的数量比较多,感染病后的表达较为明显。猪在感染这类病毒时,体内会产生相应的抗体,可以利用N蛋白的这一特性来进行病毒的诊断,具有良好的疾病诊断作用。

四、诊断技术

猪流行性腹泻与猪传染性肠胃炎在诊断上很容易出现误诊情况,二者的临床症状较为相似,在对猪流行性腹泻进行诊断的过程中,如果只依靠临床症状进行判断,则存在一定的困难。实验室诊断主要应用的是病毒分离和免疫荧光等方法,来对这种病毒进行诊断,具有良好的诊断效果,但是在实际操作过程中整体流程较为复杂,同时也需要花费较长的时间。分子生物学在不断发展过程中,多种新型检测技术应用到了猪流行性腹泻病毒的检测中,如PCR 技术,该技术在应用时具有良好的应用效果。

结语:从上文内容可以了解到,感染猪流行性腹泻病毒的分子生物学研究已经取得了一定的成就,但是其与其他病毒的相比,在研究方面还处于初级阶段,总体上来讲较为落后,特别是进行感染猪流行性腹泻病毒疫苗、诊断、免疫、病毒制弱等方面,还需要进行更深层次的研究。在应用分子生物学对该病毒进行研究的过程中,研究的内容逐渐加深,所取得的成果也会更为有效。分子生物学在不断发展的过程中,许多新型的诊断方法和研究方式也会有所建立,有利于感染猪流行性腹泻病毒的后续研究。

参考文献:

[1]李天芝,于新友,梅建国,etal.猪流行性腹泻病毒分子生物学检测方法研究进展[J].养猪,2016(5):81-84.

[2]顾秀萍,李群,范娟,etal.猪流行性腹泻分子生物学诊断方法研究进展[J].国外畜牧学(猪与禽),2013,33(7):99-101.

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