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中国农科院上海兽医所童光志组解析乙脑病毒决定神经毒力的关键因子
at :2018/9/6 9:42:53    

近日,中国农业科学院上海兽医研究所童光志研究员在乙型脑炎病毒研究领域取得重要进展,揭示病毒E蛋白138位氨基酸的酸碱性是其神经毒力的决定因子。成果在线发表在病毒学国际期刊Journal of Virology上,原文题为“Acid/base character of the Japanese Encephalitis Virus E protein residue 138 alters neurovirulence in mice”。
 

乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus, JEV)是一种重要的人兽共患病病原,主要流行于东亚、南亚及东南亚地区,严重危害人类(特别是少年儿童)健康。我国是乙型脑炎的重灾区,每年出现约5000病例。该病毒感染妊娠母猪会引起死胎和流产。乙型脑炎病毒是黄病毒科黄病毒属成员,其基因组约11 kb,编码三种结构蛋白和约七种非结构蛋白。E蛋白是JEV的主要糖蛋白,负责病毒的吸附与侵入。E蛋白上一些氨基酸位点的突变,能改变病毒毒力。然而,E蛋白突变改变病毒毒力的特征与机制不甚明确。

 

在本研究中,研究人员基于JEV强、弱毒株基因组序列和感染性克隆,通过结构基因片段互换和定点突变技术,证实了E蛋白138位氨基酸残基(E138)决定JEV的神经毒力,E138位由Glu突变为Arg能致弱JEV。序列分析显示,野生型JEV E138十分保守,均为Glu,而一些弱毒株,包括疫苗株SA14-14-2,E138则为Lys。Glu和Lys为强碱性氨基酸,而Glu为强酸性氨基酸。为研究E138残基酸碱性与病毒神经毒力的关系,在强毒株感染性克隆中将E138残基突变为不同氨基酸,各种突变均能拯救出病毒,小鼠神经毒力试验结果显示,E138残基酸碱性影响病毒毒力,强酸性氨基酸毒力强,弱酸性氨基酸则毒力呈现部分下降,而强碱性毒力弱。在E蛋白的高级结构中,E138与E47相邻,并存在氢键相互作用。研究发现,E138与E47间的氢键不影响病毒毒力,但E47位氨基酸残基与E138的一样,其酸碱性影响病毒毒力。体外吸附试验显示,强、弱毒株对神经细胞和非神经细胞的吸附没有差异。颅内接种小鼠,强、弱毒株都能感染脑神经细胞,强毒株能在脑内扩散,弱毒株则失去脑内扩散能力,仅能感染有限的细胞。该研究结果显示,E138是一个易变位点,同时也是JEV神经毒力的重要决定因子,可作为强、弱毒株筛选鉴定的重要标志,E138位氨基酸残基的酸碱性决定病毒毒力。

 

图1 E蛋白138位氨基酸残基(E138)是JEV神经毒力的关键决定因子。

 

中国农业科学院上海兽医研究所童光志研究员为论文的通讯作者,博士研究生郑旭晨和副研究员郑浩为论文共同第一作者。

 

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