作者:欧云文刘俐君代军飞马炳张永光
张杰
第一单位:中国农科院兰州兽医研究所
摘要:非洲猪瘟(Africanswinefever,ASF)是由非洲猪瘟病毒(Africanswinefevervirus,ASFV)引起的一种急性、烈性、出血性的猪传染性疫病,给疫情发生国家(地区)的养猪业带来严重的经济损失。ASFV作为双股DNA病毒,含有-个开放阅读框(ORFs),编码余种蛋白质,其中结构蛋白约50种。结构蛋白作为病毒颗粒的主要组分,在病毒吸附、侵入和复制等感染过程中起着重要作用。因此,本文综述了ASFV结构蛋白在病毒感染中的作用,以期为ASFV结构蛋白的进一步研究提供参考。
非洲猪瘟(Africanswinefever,ASF)是由非洲猪瘟病毒(Africanswinefevervirus,ASFV)引起的一种急性、烈性、出血性猪传染病,急性感染死亡率为%。急性和亚急性ASF常在多种器官上表现出严重的血管性病变,主要临床症状是高热、皮肤发绀、有出血点、呕吐和便血等。因此,ASF被世界动物卫生组织(OIE)列为必须报告的法定动物疫病之一,我国将其列为一类动物疫病。年以来,全球有包括中国在内的14个国家发生ASF疫情,国际疫情形势十分严峻。
ASFV是一种有囊膜的、双链DNA病毒,属于非洲猪瘟病毒科、非洲猪瘟病毒属的唯一成员,也是唯一虫媒DNA病毒。家猪、野猪和软蜱为ASFV的宿主,猪单核细胞-巨噬细胞为ASFV主要的靶细胞。ASFV粒子由病毒类核、内核芯壳、内囊膜、衣壳和外囊膜从内向外组装而成。结构蛋白作为病毒粒子的主要成分,在ASFV的吸附、侵入和复制等感染过程中起作用。因此,本文综述了ASFV结构蛋白在病毒感染中的作用,以期为ASFV结构蛋白的进一步研究提供参考。
1内核芯壳蛋白
1.1pp和pp62蛋白
pp和pp62蛋白为ASFV多聚蛋白前体,分别由CPL和CPR基因编码,属于病毒感染过程中的晚期蛋白质。成熟的病毒粒子中不含pp蛋白。pp、pp62的水解与病毒粒子的组装是同时进行,该类蛋白的水解产物在病毒衣壳的组装过程中起关键作用。pp和pp62水解为p、p37、p14、p34、p35和p15蛋白成为病毒颗粒成熟的重要标志,当pp和pp62蛋白水解受阻,组装的病毒颗粒则缺少内核芯壳,或者组装的病毒粒子不具有感染性。
1.2pp和pp62蛋白水解产物
p37蛋白作为病毒内核芯壳的组分之一,是ASFV编码的第一个细胞核-细胞质骨架穿梭蛋白,具有输出和输入活性。p37是pp的水解产物,并与SUMO-1家族的蛋白酶具有较高的氨基酸序列相似性。p37核酸转运途径对整个ASFV复制周期起着重要作用。
p34蛋白作为重要的结构蛋白受胰蛋白酶的保护,同时可从胞质溶胶和膜组分中回收被错误加工的p34蛋白。p34和p蛋白膜相关组分可组装成病毒基质结构,大多数被错误加工的p亦可从胞质溶胶之中回收,而p的正确加工产物则被选择性地聚集到内囊膜。
p14蛋白作为pp的水解产物,参与抑制病毒DNA的复制,属于早期病毒蛋白。p14特异性抗体介导ASFV感染细胞的补体依赖性细胞溶解和抗体依赖性细胞毒性。
pp、pp62及其水解加工产物在病毒的组装和感染过程中具有重要功能。
2内囊膜蛋白
2.1p54蛋白
ASFV通过受体介导的胞吞机制进入靶细胞,利用囊膜和内吞泡膜的融合机制将病毒释放到细胞浆。p54蛋白是ASFV非常重要的抗原蛋白,在病毒蛋白经内质网膜转化成病毒包膜时,起重要作用。
p54在诱导特异性抗体中起重要作用,可以抑制ASFV的吸附。因此,在杆状病毒和大肠杆菌系统中表达的p54常被用于ASFV的血清学诊断。p54和p30蛋白作为与ASFV侵入宿主细胞密切相关的结构蛋白,其在病毒感染过程中具有相似的作用。与此同时,p54和p30作为抗原蛋白,可联合用于ASFV酶联免疫吸附试验(ELISA)方法的研发,提高检测方法的灵敏度。
2.2pER蛋白及其他内囊膜蛋白
pER蛋白是重要的内囊膜蛋白,参与蛋白分子中二硫键的形成。在病毒感染过程中,该蛋白被酰基化处理,并与病毒粒子内囊膜相连。该蛋白与ASFV融合机制有着密切联系。
p17蛋白作为ASFV的重要的内囊膜蛋白,是病毒内囊膜上的跨膜蛋白,该蛋白可促进病毒膜前体进一步组装为二十面体中间体,以及增强病毒活力。
p12蛋白作为内囊膜蛋白,参与病毒吸附,其吸附作用机制仍需进一步研究。
3衣壳蛋白
3.1p72蛋白
p72蛋白是ASFV主要衣壳蛋白,是病毒二十面体衣壳的主要成分,具有高度抗原性和免疫原性。在病毒感染的晚期阶段,p72与其他相关蛋白的表达,以及形成病毒衣壳都紧密相关。p72参与ASFV的吸附和侵入过程,该蛋白的表达常作为病毒复制的标志。p72抗体可阻断病毒与巨噬细胞的结合,但是其在抗体介导的免疫保护中不起决定性作用,这或许是目前尚无有效ASF疫苗的重要原因之一。
3.2其他衣壳蛋白
p14.5蛋白,又称pER蛋白,是病毒衣壳蛋白之一,是DNA结合蛋白,参与抑制病毒DNA复制,是病毒粒子从“病毒加工厂”转移到胞质膜过程中的必需蛋白质。
p49蛋白属于ASFV感染晚期表达的病毒衣壳蛋白,是形成具有感染性病毒粒子的必需结构蛋白,存在于“病毒加工厂”。该蛋白缺乏时,组装的病毒粒子不呈二十面体对称结构,而呈异常的管状结构。
4外囊膜蛋白
CD2v蛋白,又称pEPR蛋白,是一种糖蛋白,类似于T淋巴细胞表面的粘附受体CD2,由信号肽、跨膜域以及个氨基酸的胞质尾组成。在ASFV感染期间,调节性反式高尔基体网络(TGN)蛋白复合物AP-1作为CD2v蛋白的靶标。CD2v蛋白参与细胞间粘附、毒力增强和免疫应答调节过程,对ASFV的组织趋向性、免疫逃避等一系列致病机理起着重要作用。
CD2v蛋白可破坏淋巴细胞功能,并且该蛋白的表达与ASFV在家猪之间的传播有着密切联系。有学者提出,将CD2v蛋白的细胞质区域作为新的遗传标记,这一特性可用于分析来自不同区域的ASFV毒株,并追踪病毒的传播轨迹,最终建立基于蛋白质细胞外部分的全球毒株血清学分类体系,研究ASFV毒株在自然界中的多样性,并为疫苗研发奠定坚实的基础。
p12蛋白C-末端区域富含半胱氨酸的结构域,参与病毒的吸附,有学者通过免疫电子显微镜发现,该蛋白位于病毒粒子层,细胞表面的膜蛋白是ASFV的受体。在机体外,p12蛋白可阻断ASFV侵入宿主细胞,但p12蛋白抗体被动接种机体内,不能中和ASFV进而达到被动保护机体的作用。
5总结与展望
ASFV基因型较多,种类庞大,免疫逃逸机制复杂多样。ASFV编码的结构蛋白作为病毒颗粒的主要组分,参与病毒的吸附、进入和复制等感染阶段。
p54蛋白作为重要的结构蛋白和促凋亡因子,具有促进细胞凋亡和阻碍ASFV增殖的作用。因此,该蛋白可作为ASFV诱导细胞凋亡研究的靶蛋白,为研究ASFV调控自身蛋白表达,以及维持促细胞凋亡和抗凋亡平衡的调控机制提供新方向。
病毒跨膜蛋白常常参与免疫应答,并在病毒复制和形态发生等方面起着重要作用。因此,将该类蛋白掺入亚单位疫苗,或者通过构建复制缺陷型的缺失突变体,用于ASF的防控。p72蛋白作为稳定的抗原蛋白,为ASF血清学诊断方法的研究提供了良好的靶蛋白。
ASFV编码蛋白数量众多,相关蛋白的研究不断得到深入,但仍有大量编码蛋白的功能,以及与宿主细胞的作用机制尚不清楚。国内学者先后对ASFV的致病机理、分子流行病学、诊断方法、疫苗研究等方面进行了综述,对ASFV的致病机制有了一定的认识,但仍有不足之处。因此,本文通过对参与ASFV感染的结构蛋白,以及这些蛋白和宿主细胞之间相互作用的机制进行综述,进一步阐释ASFV结构蛋白在感染过程中的作用,为我国的ASF防控提供理论参考。
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