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猪瘟(Classical swine fever,CSF)是由猪瘟病毒(Classical swine fever virus,CSFV)引起的猪的一种高度接触性和致死性传染病。在我国,长期使用猪瘟兔化弱毒疫苗控制CSF,但该病仍有散发,免疫猪群发病有上升趋势,危害着我国养猪业的健康发展。近年来,CSFV的基础研究和CSF综合防控都取得了一定的进展,但有关CSFV的致病机理目前仍不清楚。现有的研究表明,病毒的感染与致病是病毒因素和宿主细胞因素相互作用的结果,有证据显示疾病与细胞异常信号转导密切相关,而NF-κB(nuclear factor-kappa B)是一种重要的转录调节因子,其作为细胞信号传导途径中的枢纽,在机体对病原生物感染的反应过程中发挥着重要的调节作用。
本论文对我国华南地区CSFV的分子流行病学进行了研究,探讨了NS5A蛋白对CSFV5'-非编码区(5-NTR)中的内部核糖体进入位点(IRES)启动蛋白翻译功能的影响,研究了CSFV的C、Ems和E2蛋白与NF-κB信号通路的关系,明确了我国华南地区CSFV的流行趋势,分析了免疫压力下CSFV的遗传变异,不仅为该地区CSFV的诊断和防控提供了依据,而且为揭示CSFV的致病机理提供了新思路。
我们采集了华南地区广东、广西和海南三个省区的疑似CSF病料52份,运用RT-PCR方法对这些病料进行CSFV E2和Erns基因的检测和序列测定,获得了14个CSFV毒株的E2和Erns基因序列,应用DNAStar、Clustalx、Mega4.0和PAML4.3对CSFV各毒株的E2和Erns基因的核苷酸序列以及推导的氨基酸序列进行分析、构建毒株间的遗传关系进化树,并进行正性选择压力分析。结果显示,14株CSFV流行毒株的E2基因变异较大,在一些重要抗原性决定位点上发生了变异,Erns基因较保守,变异不显著。14株CSFV流行毒株均属于基因1.1型,选择压力分析发现E2基因上有2个处于正性选择压力的氨基酸位点(aa49和aa72),而在Erns基因上未发现。另外,测定了1株CSFV流行毒株CSFV-GZ-2009的全基因组序列,该毒株与CSFV cF114和JL1(06)株的核苷酸相似性最高,均为99.6%,与Shimen株的核苷酸相似性为99.4%,该毒株属于基因1.1型。
研究了CSFV NS5A蛋白调控CSFV5-NTR中IRES启动蛋白翻译的功能。成功构建了携带CSFV5'-NTR基因的双荧光素酶报告基因的质粒pGL-CMV-Rluc-IRES-Flu和真核表达质粒pEGFP-NS5A,将这两种质粒共转染PK-15细胞,荧光显微镜观察CSFV NS5A蛋白的表达、双荧光素酶检测系统检测虫荧光素酶的表达水平以及RQ-RT-PCR检测虫荧光素酶基因的mRNA水平。结果发现,NS5A蛋白的表达能特异的上调5'-NTR中IRES启动的蛋白翻译功能,而且NS5A蛋白的这种上调作用具有剂量依赖性。
通过RT-PCR方法扩增了CSFV流行株CSFV-GZ-2009的C、Erns和E2全长基因,成功构建了pEGFP-C、pEGFP-Erns和pEGFP-E2真核表达载体,在PK-15细胞中进行C、Erns和E2蛋白与GFP的融合表达;流式细胞术分析发现,携带C、Erns和E2基因的真核表达质粒均能影响PK-15细胞周期,使处于G0/G1期的PK-15细胞比例增高,携带Erns基因的真核表达质粒的作用最显著;并且携带Erns基因的真核表达质粒对PK-15细胞凋亡的影响最明显,携带C基因的真核表达质粒诱导凋亡的PK-15细胞比例也较高,但携带E2基因的真核表达质粒对PK-15细胞的凋亡影响不明显。
我们进一步探讨了C、Erns和E2基因真核表达产物与NF-κB信号通路的关系。通过对荧光素酶报告载体pNF-κB-Luc的检测发现,C、Erns和E2基因真核表达产物均能单独激活NF-κB的活性,而且C基因真核表达产物对TNF-α诱导的NF-κB活化具有协同作用,但Erns和E2基因真核表达产物却一定程度地抑制了TNF-α诱导的NF-κB活化;EMSA和激光共聚焦显微镜观察,分别验证了NF-κB激活的特异性和NF-κB/p65的核转位;Western Blot检测结果表明,C、Erns和E2基因真核表达产物可激活NF-κB信号通路,其作用是源于NF-κB的抑制因子IκBα蛋白的降解。