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俄亥俄州立大学王秋红教授组在猪流行性腹泻病毒领域取得新进展
at :2018/11/22 15:49:07    

近日,美国俄亥俄州立大学王秋红教授课题组在猪流行性腹泻病毒(PEDV) 的研究领域取得进展,揭示了病毒S 蛋白C端的两个信号基序在蛋白的胞内转运、病毒粒子装配以及病毒毒力中的作用。 相关论文“The Deletion of Both Tyrosine-Based Endocytosis Signal and Endoplasmic Reticulum-Retrieval Signal in the Cytoplasmic Tail of Spike Protein Attenuates PEDV in Pigs”在线发表于Journal of Virology 上。
 

猪流行性腹泻病毒(porcine epidemic diarrhea virus, PEDV) 是一种危害世界猪业的重要病毒性病原。该病毒主要感染猪肠道上皮细胞并导致急性腹泻,对于新生仔猪有极高的致死率,在世界许多国家都造成了重大经济损失。 PEDV属于套式病毒目冠状病毒科(Coronaviridae)的成员。其病毒颗粒是由囊膜、4种结构蛋白(S, M, E和N),以及一条28kb的单链正向RNA基因组构成。其中,S蛋白是病毒的的主要糖蛋白,负责结合宿主细胞的受体及诱导病毒和宿主细胞膜融合。

 

许多冠状病毒S蛋白的C端含有保守的信号基序 (signaling motifs),在蛋白的胞内转运以及病毒装配中起重要的作用。王教授团队在以往的实验中发现,一株Vero细胞传代且毒力减弱的PEDV 的S蛋白比野毒株的S 蛋白截短了9个氨基酸,导致了一个YEVF信号和一个KVHVQ信号的截断。类似C端截短的S蛋白也在其他若干个Vero细胞传代致弱的PEDV毒株中发现。

 

图1. S蛋白C端24个氨基酸在不同冠状病毒属中的比较(左),以及本实验中构建的3个PEDV重组病毒: 分别缺失了YEVF、KVHVQ信号 (ic?5aa及icYA)和双缺失(ic?10aa)的重组病毒(右)。

 

通过在细胞内瞬时表达荧光标记的PEDV S蛋白突变体,该研究确认了KVHVQ信号对S蛋白滞留在病毒装配点—ERGIC中具有作用。此外,该课题组还鉴定出YEVF信号可以诱导已转运至细胞膜上的S蛋白通过胞吞作用重新转运至细胞内。在PEDV的复制过程中,该两个信号基序协同调控着细胞膜表面的S蛋白水平,对合胞体(syncytium) 的产生具有影响。

 

为了研究这2个信号对PEDV病毒复制及毒力的影响, 该研究还利用反向遗传技术,拯救出3个PEDV的重组病毒: 分别缺失了YEVF、KVHVQ信号 (ic?5aa及icYA)和双缺失(ic?10aa)的突变病毒(图1)。该研究发现,相较于野生毒株及其他两个重组病毒,双缺失的重组PEDV能在Vero细胞中诱导产生更大的合胞体,但病毒颗粒表面的S 蛋白数目更少。通过口服接种5日龄无菌猪(gnotobiotic piglet), 该研究还发现双缺失的重组PEDV ic?10aa 相较于其他病毒,能导致更轻微的腹泻以及肠道组织病变(图2)。该数据证明了删除PEDV S蛋白C端的YEVF及KVHVQ信号能使强毒型PEDV致弱该研究阐释了一种Vero细胞致弱PEDV 的分子机理,对设计PEDV弱毒疫苗具有一定的指导作用

 

图2 缺失YEVF和KVHVQ信号基序的PEDV接种5日龄无菌猪后,导致更轻微的腹泻和肠道组织病变。

 

美国俄亥俄州立大学(The Ohio State University) 俄亥俄农业研发中心(Ohio Agricultural Research and Development Center)的王秋红教授为本论文的通讯作者,博士研究生侯怡轩为本论文的第一作者。
 

王秋红教授实验室目前的研究重点是肠道杯状病毒和冠状病毒,包括病毒感染的诊断、分子流行病学、新病毒的分子鉴定,肠道病毒在细胞培养中的传代增殖、适应和致弱的分子机制,病毒在人和动物之间的跨种传播,肠道病毒通过绿叶蔬菜的传播机制,以及疫苗的研发。

课题组简介:
https://vet.osu.edu/about-us/people/qiuhong-wang 

 

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