鱼类呼肠孤病毒的量子点标记与入侵细胞过程的示踪及衣壳蛋白VP33诱发鱼体保护性免疫的研究

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鱼类呼肠孤病毒是能感染淡水鱼和海水鱼的重要病原,会导致鱼类严重的出血病和高死亡率。为了解鱼类呼肠孤病毒的感染、运输机制及与宿主细胞的相互作用,并研发水产病毒防控技术与对策,围绕鱼类呼肠孤病毒量子点标记技术、入侵细胞及在活细胞中转运过程的示踪及衣壳蛋白诱发保护性免疫三方面进行研究。主要研究结果如下:  1.鱼类呼肠孤病毒量子点标记及标记效率  通过亲和素和生物素的亲和反应,将带有亲和素的量子点连接到带有生物素的大菱鲆呼肠孤病毒(Scophthalmus maximus reovirus,SMReV)上,再用制备的抗VP7抗体免疫荧光标记SMReV的外衣壳蛋白,显微镜观察到标记在病毒上的QDs荧光信号(红色)和抗VP7抗体的免疫荧光信号(绿色)均呈点状围着细胞边缘分布,且约80%红色信号与绿色信号共定位呈黄色,因此病毒被量子点标记的效率约为80%,表明SMReV成功被量子点标记。且成功实时示踪了量子点标记的SMReV感染草鱼鳍条细胞(GCF)的过程,在长时间的连续曝光的情况下,量子点依然保持较高的亮度,表明,量子点标记的SMReV适用于长时间的动态观察示踪。  2.鱼类呼肠孤病毒入侵细胞及胞内运转过程的示踪通过量子点标记示踪,可视化观察单个、多个SMReV病毒粒子入侵细胞的过程,SMReV首先吸附在细胞膜上,在13s内跨过细胞膜进入细胞质,大部分病毒在感染30 min时均进入细胞,并纵深、集中到胞质中间。随后观察到胞质中许多SMReV与网格蛋白共定位,且与网格蛋白在33.9s内共定位并一起运动,网格蛋白介导内吞途径的抑制剂明显降低了病毒入胞数量、病毒基因转录和蛋白合成水平,相反地,未观察到SMReV与包膜窖蛋白共定位,且包膜窖依赖型内吞途径的抑制剂对病毒感染没有影响,表明SMReV是通过网格蛋白依赖型、非包膜窖依赖型内吞途径入侵GCF细胞。进入细胞后,病毒在细胞膜附近进行慢速定向运动,在胞质中间区域进行相对快速定向运动,结合病毒和微丝的共定位观察和生化分析共同证实病毒在胞内的运输是依赖于细胞骨架的。病毒在胞质中与早期内体、晚期内体和溶酶体明显共定位,且抑制剂实验证明内体中的低pH环境在病毒感染过程中起着重要作用,暗示SMReV在胞内通过早期内体-晚期内体-溶酶体进行转运。  3.GCReV-109的VP33蛋白的鉴定及诱发保护性免疫  感染性分析显示GCReV-109能引起稀有鮈鲫严重出血症,且当稀释度不低于104时感染8天后致死率达100%,但是在GCReV-109感染的传代培养的草鱼肌肉细胞(GCM)中未见明显细胞病变。用RT-PCR、电镜观察和回接感染实验确证GCReV-109是否在GCM细胞中繁殖:用RT-PCR扩增到病毒的3个基因片段;从感染病毒的细胞悬液中纯化出大量的病毒粒子;且该细胞悬液依然具有致病的能力。S11节段编码的蛋白VP33与其他毒株的同源性较呼肠孤病毒的其他蛋白低。体外表达、纯化VP33蛋白,并制备抗VP33抗体,用SDS-PAGE分析纯化的病毒粒子的结构蛋白图谱,用抗VP33抗体做western blotting分析,从病毒粒子的结构蛋白图谱中检测出了一条大小为33 kDa蛋白条带,表明VP33是GCReV-109的主要结构蛋白。进一步通过中和试验分析抗VP33抗体的保护效率,当用1∶4稀释度的抗体中和病毒时,感染病毒的稀有鮈鲫的死亡率会降至10%,因此抗VP33抗体具有中和病毒的作用,可作为鱼病防控治疗的潜在的方法。
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