猪瘟病毒简介

    冷冬

    摘要：猪瘟病毒（CSFV）对养殖业危害巨大，具有高发病率、高死亡率的特点。在分子层面对CSFV进行介绍，对其分子结构、组成及编码产物的功能进行简要介绍，以期为该病的防控提供帮助。

    关键词：猪瘟病毒；分子结构；结构蛋白；开放阅读框

    中图分类号：S852.65+1 文献标识码：B 文章编号：1007-273X（2015）10-0005-02

    猪瘟病毒（Classical swine fever virus， CSFV）属黄病毒科（Flaviviridae），瘟病毒属（Pestivirus），该病毒粒子大小约为40～60 nm，具有囊膜结构的单股线状正链RNA病毒，是引起猪瘟的病毒因子。在世界范围内广泛流行，其特点为发病率与死亡率高。OIE将其列为A类法定传染病[1]。现将猪瘟病毒特征及分子结构进行简介，为全面了解该病毒奠定基础。

    1 发病特征

    CSFV感染后，猪可见高热、运动失调、后肢无力、皮肤出现不同程度红色或紫色的出血点，也有报道感染后出现神经症状。感染后死亡率高，在感染猪的多个器官中均能检出该病毒，如脑、骨髓、舌、淋巴、肾脏、脾、扁桃体等。母猪感染该病毒，常见临床症状为流产、死胎、木乃伊胎、畸形胎儿、淋巴细胞和血小板减少、慢性营养性消耗等[2]。

    2 猪瘟病毒分子结构

    猪瘟病毒与瘟病毒属中其他病毒具有类似结构，为正链单股RNA病毒，具感染能力。在病毒3′-端不存在多聚腺苷酸结构（polyA），5′端无甲基化的“帽子”结构。可将整个病毒分为5′端非编码区（5′-untrandslated region， 5′-UTR），3′端非编码区（3′-untranslated region， 3′-UTR）以及一个较大的开放阅读框（Open reading frame， ORF）[3]三个部分。

    2.1 3′-UTR

    猪瘟病毒的3′-UTR由223-239个氨基酸残基组成，在ORF的终止密码子（UGA）后无Poly（A）尾巴结构，但其中包含一段AT含量较高的区域。在3′-UTR中存在两个较为稳定的茎-环结构（stem-loop motif，SL），分别命名为SL I及SL II[4]。在这两个SL结构之间存在一段单链间隔序列（Single-stranded intervening sequence， SS）。在猪瘟病毒的复制过程中，SL I及SS发挥着重要的作用。SL I缺失以及在SL I及SS序列中发生突变都会导致猪瘟病毒无法复制，而SL I 发生补偿性碱基替换（Compensatory base exchange）时，病毒仍会保持一定的复制能力，当该类替换发生在SS序列中时，则对病毒的复制能力没有影响。该现象说明，猪瘟病毒的3′-UTR茎-环结构是CSFV病毒RNA复制的顺式作用元件[5]。研究表明，猪瘟病毒的3′-UTR参与病毒的转录、复制及翻译过程，并与复制相关酶对病毒模板RNA的识别有关。其中在3′-UTR序列中包含有与病毒成熟、包装相关的信号因子，能够起始病毒粒子的包装成熟过程[6]。

    有研究表明，在猪瘟病毒3′-UTR的21 nt位置的核苷酸对病毒的复制起决定作用，为病毒复制所必需，缺失该序列将不能起始RNA合成。而只存在该序列而无其他3′-UTR序列，病毒合成仍能够进行，但起始效率极低。说明3′-UTR结构的完整性，是保证病毒RNA正常复制的必要条件[7]。报道称，CSFV病毒3′-UTR能够在病毒的复制过程中与RNA复制酶进行结合，起始病毒RNA的复制过程，其末端序列CCCGG为结合所必须序列，该序列发生突变将导致结合能力丧失。

    2.2 5′-UTR

    CSFV的5′-UTR由大约370个氨基酸残基组成，具体长度因种属不尽相同。其结构中无甲基化“帽子”构造，具有稳定的二级结构，序列的保守性较高。在5′-UTR中存在核糖体进入位点，能够与核糖体中的18S rRNA中的保守区域结合，结合后病毒5′-UTR的起始密码子通过碱基配对，与18S rRNA结合，并起始翻译过程，合成病毒自身蛋白。CSFV的5′-UTR存在稳定的茎-环序列，能够形成发夹结构，该发夹结构式核糖体进入位点的重要组成部分，对病毒RNA与核糖体结合起到决定性的作用。在病毒的5′-UTR区域内，存在一个GTATACGAG的连续序列，该序列为病毒基因复制的必须序列，推测该序列与病毒复制起始功能有关[8]，缺失该序列或该序列发生部分突变时，病毒RNA复制的起始能力完全或部分丧失。同时，在CSFV的5′-UTR上游存在一个27 bp的高度保守区域，该区域与病毒RNA和核糖体中的Met tRNA结合有关，是病毒虽然缺失“帽子”结构，但仍然能够完成RNA翻译过程的关键基团[9]。由于该区域存在高度保守型，所以根据该部分序列设计的特异性检测引物，能够对CSFV进行快速、准确的检测。

    2.3 ORF

    CSFV基因组包含一个很大的开放阅读框（ORF），编码的多聚蛋白由3 898个氨基酸残基组成。在病毒自身合成的多种蛋白酶及宿主细胞内的信号肽酶作用下，多聚蛋白被加工为10或11个成熟蛋白。根据编码基因将成熟蛋白命名为NS2，NS3，NS4A，NS4B，NS5A，NS5B，E1，E2，P7，Npro，C及Erns。其中E1，E2，C，Erns为结构蛋白，其他蛋白为非结构蛋白[10]。

    2.3.1 结构蛋白 结构蛋白C由192 bp的基因编码，编码后的蛋白经宿主的信号肽酶加工，具有较强的亲水性，具有一定转录调控因子功能。Erns由227个氨基酸残基构成，分子量约为44 kDa，具有一定的神经毒性和免疫抑制功能，并能诱导某些种属动物的淋巴细胞凋亡。同时，Erns能够刺激机体产生特异中和抗体，使机体获得对CSFV的免疫能力。E1及E2是病毒的囊膜蛋白，分子量分贝为21.8 kDa及41.5 kDa[7]。E1为包埋在囊膜内的蛋白，不能够刺激机体产生特异性抗体，E2则存在于病毒粒子及被感染的细胞表面，可以诱导产生特异性中和抗体。同时，E2蛋白也是病毒对宿主细胞进行识别及吸附的主要蛋白，能够决定CSFV对细胞的感染倾向性[11]。

    2.3.2 非结构蛋白 Npro由168个氨基酸残基组成，是ORF编码的第一个蛋白，是由结构蛋白C剪切产生的。该蛋白自身具有酶活性，且能够抑制宿主机体的天然免疫能力，与CSFV的致病力及毒力有关。P7为分子量6k～7 kDa的小蛋白，其功能与病毒RNA复制无关，但与感染性病毒粒子的产生有关，参与感染性病毒粒子的产生于释放[9]。NS2及NS3蛋白，也成为P125蛋白，在不同的病毒株中存在于聚蛋白的不同位置。NS2蛋白功能尚不明确，推测可能具有病毒复制调控作用。NS2变异性较高，NS3的保守性较高。NS3在病毒的复制、转录及蛋白加工过程中发挥重要作用。NS4A由64个氨基酸残基构成的小蛋白，为NS3的辅助因子。NS4B由347个氨基酸残基构成，NS5A由496个氨基酸残基构成，NS4B与NS5A为组成RNA复制酶的成分。NS5B由718个氨基酸残基构成，为病毒复制酶，序列具有较高保守性，是负责基因组复制的主要聚合酶[11]，其能够识别并启动病毒的基因组复制过程。

    CSFV的分子结构虽然已经清楚，但许多基因的功能，以及其与病毒毒力之间的关系仍不明确。有报道称，CSFV的毒力与其多个基因相关，包括编码Erns，Npro及E2等蛋白的基因。如Npro基因可调节CSFV的基因表达起始，同时能够抑制宿主的天然免疫机制[3]，降低机体免疫防御机制对病毒的防御、识别能力，但Npro不能影响病毒毒力。E2及Erns蛋白各自对病毒的毒力无明显影响，但其嵌合体则可对毒力产生一定影响，特备是E2蛋白，推测可能是CSFV毒力构成的重要因素[5]。

    目前，CSFV的具体致病机制上不清楚。病毒感染后的最主要病理变化为宿主免疫抑制及宿主血细胞减少。白细胞降低是免疫系统受到抑制的主要特征，组织中发生的细胞凋亡则可引起淋巴组织萎缩。现阶段致病机制的研究主要集中在病毒感染早期，病毒与靶细胞的作用特点上，以及病毒造成细胞凋亡的机制等。但对于病毒自身的基因调控表达、病毒对感染细胞的功能影响，以及蛋白相互作用方面的研究还鲜有报道。因此，对CSFV致病机理的研究仍需要大量细致的工作。

    参考文献：

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    [3] 刘 坤，兰邹然，姜 平. 猪瘟病毒分子生物学及检测技术研究进展[J]. 动物医学进展，2012，33（10）：99-104.

    [4] 何 雷，张彦明，徐彦召，等. 共表达猪瘟病毒E2基因和猪白细胞介素2基因的重组腺病毒的构建及其免疫原性研究[J]. 病毒学报， 2010，26（5）：385-391.

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    [10] 姚文生，范学政，王 琴，等. 我国猪瘟流行现状与防控措施建议[J]. 中国兽药杂志，2011，45（9）：44-47.

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