N蛋白磷酸化位点突变影响猪繁殖与呼吸综合征病毒的复制及亚基因组的转录

为探究猪繁殖与呼吸综合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus，PRRSV）的N蛋白磷酸化修饰是否对病毒的复制及亚基因组的转录产生影响，将XH-GD PRRSV N蛋白的已知磷酸化位点Ser-105和Ser-120分别或同时突变为Ala，拯救突变病毒，命名为A105、A120、A105-120，测定其生长曲线和亚基因组的转录水平。结果显示：突变病毒在MARC-145的病毒复制速率与滴度显著低于亲本毒株（P<0.01或P<0.05），而在原代PAMs复制速率降低（P<0.01），不影响病毒最终的滴度。突变毒株的基因组RNA（genomic RNA，gRNA）转录水平显著降低（P<0.01或P<0.05），磷酸化位点突变能显著降低长链亚基因组mRNA（subgenomic RNA，sgmRNA）2、3的转录（P<0.01或P<0.05），但短链sgmRNA4、5表达量随时间呈增加趋势。以gRNA表达量为基准对各亚基因组表达量进行整体分析，发现N蛋白磷酸化显著影响了sgmRNA4和sgmRNA5的表达（P<0.01或P<0.05）。结果提示，N蛋白磷酸化位点突变影响PRRSV的复制及亚基因组转录。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒N蛋白磷酸化位点鉴定及其作用研究

为了探索猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)N蛋白磷酸化对于病毒复制和转录的影响,本研究利用Phos-tag和点突变技术实现了N蛋白磷酸化形式的分离并鉴定出磷酸化位点为第120位丝氨酸(Ser120)。通过反向遗传操作系统将N蛋白的磷酸化位点突变并拯救出病毒。空斑实验、IFA检测、病毒生长曲线结果显示,磷酸化位点突变对于病毒的感染性和N蛋白的核定位没有影响,但是病毒的复制能力减弱。进一步利用荧光定量RT-PCR方法检测突变病毒与亲本病毒在不同感染时间的基因组RNA和亚基因组RNA的转录水平,结果表明突变病毒的g RNA和长链sg RNAs转录水平明显低于亲本病毒,表明N蛋白Ser120磷酸化可能参与了病毒的转录调控过程。     

新城疫P蛋白磷酸化位点的质谱分析和功能鉴定

副黏病毒磷蛋白,即P蛋白(phosphoprotein),富含丝氨酸和苏氨酸,在自然条件下磷酸化水平较高。副黏病毒P蛋白的磷酸化对病毒的转录和复制具有重要的作用,但新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)P蛋白磷酸化位点及其功能依然尚不明确。本研究通过LC-MS/MS质谱对NDV La Sota病毒P蛋白的磷酸化位点进行了检测,鉴定了Ser56、Ser77、Thr78、Thr82、Ser164和Ser141六个磷酸化位点。通过在线分析,预测这些磷酸化位点的磷酸化激酶分别是PKC、CKII和GSK3。为了鉴定6个磷酸化位点的生物学功能,在已建立的表达GFP基因的NDV微型基因组质粒pTVT-LGT基础上,用荧光素酶报告基因(luciferase)替换GFP报告基因,建立了表达荧光素酶的NDV微型基因组系统。利用"丙氨酸扫描"对6个磷酸化位点进行突变后,在NDV微型基因组平台中进行功能鉴定。结果显示,T78、T82和S164位磷酸化位点的缺失显著影响了病毒RNA依赖性RNA聚合酶复合体(RNA dependent RNA polymerase,RdRp)的复制,其生物学意义有待进一步的研究。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒N蛋白与宿主细胞DDX5蛋白相互作用研究

研究利用免疫共沉淀的方法证明猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)N蛋白与MARC-145细胞DDX5蛋白之间存在相互作用,且两种蛋白共定位于MARC-145细胞质内。利用构建的EGFP-N和m Cherry-DDX5真核表达载体共转染MARC-145细胞后,发现N蛋白并不能将DDX5蛋白募集至细胞质。采用si RNA沉默MARC-145细胞DDX5基因表达之后,病毒复制水平上升;荧光定量检测结果显示,DDX5沉默表达也能够明显促进病毒基因组RNA和长链亚基因组RNA的转录水平。结果表明DDX5参与了病毒复制转录过程并对病毒增殖具有抑制作用。     

核因子I/A(NFIA)依赖其N末端的DNA结合结构域抑制猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)复制

猪繁殖与呼吸综合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)严重危害世界养猪业,目前仍无有效防控策略,因此探究宿主内源性蛋白拮抗PRRSV的分子机理意义重大。前期试验发现核因子I/A(nuclear factor I/A,NFIA)可以有效抑制PRRSV复制,故本试验以非洲绿猴胚胎肾细胞Marc-145细胞为模型,对NFIA抑制PRRSV复制的分子机理进行了深入探究。首先,构建NFIA的N末端DNA结合结构域缺失质粒pcDNA3.1-Flag-ΔN和C末端转录激活结构域缺失质粒pcDNA3.1-Flag-ΔC并分别转染Marc-145细胞,24 h后感染PRRSV,48 h后用qRT-PCR和Western blot的试验方法分别检测病毒N蛋白的RNA和蛋白表达水平。结果显示ΔC仍能有效降低PRRSV的RNA水平和N蛋白水平,但ΔN则不再能降低PRRSV的RNA水平和N蛋白水平,这表明NFIA的N末端结构域是抑制病毒的关键。其次,对NFIA全长质粒pcDNA3.1-Flag-WT进行N末端结构域内不同功能位点的双碱基突变,分别破坏掉NFIA的促腺病毒复制功能(Mut1,YR86～87WL)、DNA结合功能(Mut2,LR119～120VD)和二聚化功能(Mut3,LF135～136VD),将突变质粒分别转染Marc-145细胞,24 h后感染PRRSV,48 h后通过qRT-PCR和Western blot检测发现,Mut2和Mut3不再能降低PRRSV的RNA水平和N蛋白水平,说明N端结构域的DNA结合功能位点和二聚化功能位点是NFIA抑制PRRSV复制的关键。结果表明,核因子I/A(NFIA)主要依赖其DNA结合结构域的二聚化与DNA结合功能来抑制PRRSV复制。     

姜黄素通过增强血红素加氧酶-1的表达抑制猪繁殖与呼吸综合征病毒复制

为研究姜黄素(curcumin)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)复制和血红素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)三者之间的关系,以高致病性PRRSV毒株GD-HD感染Marc-145细胞为研究对象,采用Western blot、病毒滴度测定和定量反转录PCR,分析姜黄素对PRRSV N蛋白和子代病毒滴度、HO-1 mRNA和蛋白表达水平的影响,并应用靶向HO-1特异性siRNA解析HO-1在PRRSV复制中的作用。结果显示,姜黄素呈浓度依赖性的抑制PRRSV N蛋白的表达水平和子代病毒滴度,同时增强HO-1 mRNA和蛋白的表达水平。用HO-1特异性siRNA敲低HO-1的表达可部分反转姜黄素的抑制作用。结果表明,姜黄素通过诱导HO-1的表达抑制PRRSV的复制。     

异源5′非翻译区在猪繁殖与呼吸综合征病毒感染性拯救过程中的功能解析

猪繁殖与呼吸综合征病毒（Porcine reporoductive and respiratory syndrome virus,PRRSV）基因组5′非翻译区（untranslated region,UTR）对病毒复制转录等过程至关重要,但其发挥作用的机制尚不清楚。本实验室将欧洲型PRRSV 5′UTR替换入北美型PRRSV弱毒株感染性克隆pAPRRS的骨架中,构建pAPLV5。经过DNA转染入MARC-145细胞系中,两次传代后,拯救出嵌合病毒vAPLV5。通过对嵌合病毒的全长测序发现,嵌合病毒基因组较亲本病毒发生了碱基突变,突变主要集中于Nsp2和Nsp9位置。将Nsp9位置（病毒的RNA依赖的RNA聚合酶,RNA-dependent KNA povymerase,RdRp）的4处突变位点引入嵌合病毒的感染性克隆pAPLV5,所构建的4个突变嵌合克隆转染MARC-145细胞后无需传代即产生细胞病变（cytopathic effect,CPE）,且P0代病毒滴度较原嵌合病毒vAPLV5高。通过半定量负链和亚基因组检测发现,突变嵌合病毒的RNA合成水平也较亲本嵌合病毒高。由此推测PRRSV 5′UTR功能可能与RdRp相关,异源的5′UTR通过突变RdRp来发挥其调控作用,完成病毒拯救过程。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒5’非翻译区中一顺式结构因子对病毒感染必要性的分析

人们广泛认为动脉炎病毒的基因组5’非翻译区(untranslated region,UTR)在病毒基因组RNA复制、亚基因组mRNA转录和蛋白翻译过程中发挥关键作用,然而其结构与功能仍然在很大程度上不为人知。现基于2型猪繁殖与呼吸综合征病毒弱毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)感染性克隆pAPRRS的基础,构建了一系列5’UTR的5’末端缺失突变体,利用RNA和DNA转染,分析了拯救病毒的遗传学与病毒学特征,发现拯救病毒的5’末端突变位点被一些不知来源的AU-rich外源序列所修复。基于T7启动子与CMV启动子转录起始位点的不同,我们人为引入一段GC-rich的序列以研究病毒的自我修复是否为模板依赖性,结果发现病毒的外源序列修复机制是非模板依赖的。通过二级结构预测分析发现,在PRRSV5’UTR中的第一个茎环结构是病毒感染性必不可少的。     

猪繁殖与呼吸综合征重组病毒非必需基因区的鉴定

为鉴定猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)复制的非必需基因区,本研究在高致病性PRRSV细胞致弱株感染性克隆Hu N4-F112的基础上,在其基因组ORF1b和ORF2a之间插入增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因,并在外源基因3'端下游插入该病毒的转录调控序列6(TRS6),构建PRRSV-EGFP感染性克隆。将其体外转录制备的病毒全长RNA转染Marc-145细胞后,拯救获得了表达EGFP的重组病毒(r Hu N4-F112-EGFP)。将r Hu N4-F112-EGFP在Marc-145细胞中进行连续传代至20代,其外源gfp基因仍能够持续表达,表明该重组病毒具有良好的遗传稳定性。与亲本病毒Hu N4-F112相比,重组病毒在病毒滴度、空斑形态等方面差异不显著;病毒生长曲线的结果显示,重组病毒具有良好的增殖能力。本研究结果表明,在PRRSV的ORF1b和ORF2a基因区中插入外源基因并未影响该病毒体外复制,该非必需基因区的鉴定为进一步研究以PRRSV疫苗为活病毒载体多价重组疫苗的研发奠定基础。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒Nsp9基因第642位氨基酸突变对病毒复制的影响

为了探索Nsp9基因上与病毒复制相关的关键氨基酸位点,通过融合PCR方法突变第642位氨基酸,之后进行病毒的拯救,并对病毒的滴度进行测定。结果表明,突变第642位氨基酸之后可以成功拯救病毒,突变毒株的滴度与亲本毒株的滴度未有明显差异,但突变毒株的转录水平有所下降。初步得出结论:猪繁殖与呼吸综合征病毒Nsp9基因第642位氨基酸与病毒滴度无关,与病毒转录相关。     

应激活化蛋白激酶在猪繁殖与呼吸综合征病毒感染和调节病毒诱导的细胞因子生产中的作用研究

试验旨在研究p38 MAPK和JNK通路在繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)感染的猪肺泡巨噬细胞(PAM)中的作用。感染PRRSV后36 h,p38和JUK1/2逐渐被激活;感染后48 h,其磷酸化水平显著降低至基线。然而紫外线灭活的PRRSV不能引起这些应激活化蛋白激酶(SAPKs)的磷酸化,表明病毒侵入后的步骤才能激活这些激酶。单独用p38或JNK抑制剂处理,都能显著降低PRRSV的感染,导致病毒基因组和亚基因组RNA合成、病毒蛋白表达、子代病毒生产的显著降低。并且抑制SAPKs时,感染PRRSV的PAM细胞中细胞因子的产生会发生改变。本研究结果表明,p38和JNK信号通路在病毒复制中发挥关键作用,并可能在病毒感染时调节免疫应答。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒5′非翻译区中一顺式结构因子对病毒感染必要性的分析

人们广泛认为动脉炎病毒的基因组5′非翻译区（untranslated region,UTR）在病毒基因组RNA复制、亚基因组mRNA转录和蛋白翻译过程中发挥关键作用,然而其结构与功能仍然在很大程度上不为人知。现基于2型猪繁殖与呼吸综合征病毒弱毒（Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV）感染性克隆pAPRRS的基础,构建了一系列5′UTR的5′末端缺失突变体,利用RNA和DNA转染,分析了拯救病毒的遗传学与病毒学特征,发现拯救病毒的5′末端突变位点被一些不知来源的AU-rich外源序列所修复。基于T7启动子与CMV启动子转录起始位点的不同,我们人为引入一段GC-rich的序列以研究病毒的自我修复是否为模板依赖性,结果发现病毒的外源序列修复机制是非模板依赖的。通过二级结构预测分析发现,在PRRSV5′UTR中的第一个茎环结构是病毒感染性必不可少的。     

猪繁殖和呼吸综合征病毒GP3蛋白糖基化位点突变株的构建及其生物学特性分析

为研究猪繁殖与呼吸系统综合征病毒（Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV）GP3蛋白糖基化位点的作用,在弱毒疫苗株HuN4-F112感染性克隆的基础上,采用点突变的方法对GP3蛋白N29、N42、N50、N131位进行单点或多点组合突变去糖基化,构建了不同糖基化位点的单点和多点突变的PRRSV全长cDNA克隆,最终成功救获N29Q、N42Q、N50Q、N131Q、N29Q/N50Q、N29Q/N195Q六株含糖基化位点突变的病毒,而其余几种糖基化位点突变组合的全长cDNA未能拯救出病毒。对拯救毒株进行滴度测定及多步生长曲线绘制等特性分析,结果显示N29Q、N42Q、N50Q、N131Q位单个糖基化位点的缺失虽不影响子代病毒的产生但会不同程度地降低PRRSV感染细胞的能力,其中N50Q突变体较亲本下降6个滴度且生长明显延迟。多个糖基化位点同时缺失则会影响病毒的拯救,推测这些糖基化位点可能是产生具有感染性病毒粒子所不可或缺的。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒核衣壳蛋白翻译起始位点的研究

猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus,PRRSV)核衣壳蛋白(Nucleocapsid protein,N蛋白)的表达是通过非连续性转录合成的亚基因组(Subgenomic,sg)mRNA翻译而来。但位于亚基因组前导序列中的2个AUG均不能作为N蛋白翻译的起始位点,其翻译使用的是N开放阅读框(ORF)中的首个AUG,因此,本研究旨在感染性克隆的基础上研究N蛋白的翻译起始位点。作者实验室已有在ORF6和ORF7之间插入酶切位点的感染性克隆pORF673,该突变克隆中含有3个潜在的AUG,分别构建了pORF673中N蛋白的其中2个潜在的起始密码子AUG突变的全长克隆,转染Marc-145细胞。这些突变体都能够拯救出子代病毒,其中2个突变病毒的N蛋白的前11个氨基酸完全改变,这些突变病毒都能够在Marc-145细胞上稳定传代。经RT-PCR分析子代病毒的N基因序列及其亚基因组序列,结果表明N蛋白的翻译偏向于使用其ORF的第1个潜在的AUG。如果后者移码,则病毒可以自身修复,这是首次发现病毒有矫正ORF的功能。本研究为N蛋白N端插入标签作为标记疫苗以及进一步研究N蛋白结构与功能奠定了基础。     

PRRSV感染性克隆5’非翻译区序列缺失突变分析

在PRRSV感染性克隆pCBC2的基础上,通过突变PCR获得了病毒基因组5'UTR系列缺失的全长突变体克隆:pCBCM1、pCBCM3、pCBCM5、pCBCM7、pCBCM9、pCBCM45、pCBCM69、pCBCM100,随后将上述突变体体外转录成RNA之后转染MARC-145细胞,进行病毒感染性、复制和转录分析,以鉴定特定的缺失区的调控功能.结果显示,病毒5'UTR起始的第1个碱基是保持病毒感染性非必需的核苷酸;前45个碱基对病毒基因组的复制是非必需的.Northern-Blot结果显示pCBCM1亚基因组mRNA可以进行高效率的转录.而其余突变体的亚基因组转录受到严重抑制.由此证明,PRRSV 5'UTR的完整性对病毒意义重大,碱基的少量以及大部分缺失会对病毒产生极大的影响.     

猪生殖与呼吸综合征病毒5′非翻译区序列的反向遗传操作

以猪生殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）北美株感染性克隆pCBC2为平台进行反向遗传操作,利用突变PCR获得在病毒基因组5′非编码区（5′UTR）和ORF1起始密码子之间插入NdeⅠ的全长克隆pTLNd4,并以此为基础将5′UTR替换为欧洲株的5′UTR,获得全长克隆pTLV8。以体外转录的RNA转染MARC-145细胞。结果显示,pTLNd4产生了细胞病变（CPE）,而pTLV8未产生。通过RT-PCR和Northern blot试验,分别对这2株突变病毒的基因组RNA复制和亚基因组mRNA转录水平进行了分析,同时还对pTLNd4进行了病毒学试验。证实,它们与亲本病毒无论从分子生物学水平或病毒学水平都无明显差异;pTLV8虽未产生CPE,但在病毒传代细胞中检测到了基因组RNA,说明替换不同基因型5′UTR的突变病毒虽然丧失了复制能力和感染性,但仍然能够提供病毒RNA合成所需要的顺式调控因子。     

多重RT-PCR检测PRRSV和CSFV及PRRSV ORF5基因遗传变异分析

根据猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)和猪瘟病毒(CSFV)的基因组序列设计了2对特异性引物,建立了同时检测PRRSV和CSFV的多重RT-PCR方法.2008年1月至2009年12月期间,采集山东各地71个不同规模猪场及农村散养户212份病料,采用建立的多重RT-PCR技术同时检测PRRSV和CSFV的感染状况.检测结果显示,病料中高致病性PRRSV占57.1%(121/212),CSFV占29.2%(62/212).应用RT-PCR方法扩增山东不同地区16株PRRSV的ORF5基因,并进行了序列分析.结果表明,16株PRRSV的ORF5基因核苷酸同源性为97.0%～100.0%;与参考变异毒株JXA1、传统毒株VR2332核苷酸同源性分别为98.0%～99.5%和86.4%～87.7%.推导的氨基酸序列分析表明,16株毒株GP5蛋白氨基酸不存在缺失,但存在位点突变.12株在非中和表位29位点与准种进化34位点发生了突变,分别由V→A和N→S;1株在非中和表位185位点发生突变,由A→V;这与2007年流行的PRRSV毒株JXA1、HUN等不同.     

人参皂苷Rb1对PRRSV的体外抑制作用及对病毒N蛋白表达的影响

为了在感染猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)的Marc-145细胞模型上,探讨人参皂苷Rb1(Ginsenoside Rb1, GSR1)抑制PRRSV能力及其作用机制。采用MTT法测定GSR1在Marc-145细胞上的最大安全浓度(Maximum no-cytotoxic concentration, MNTC)和半数毒性浓度(50%Cytotoxic concentration, CC_(50))。建立PRRSV感染Marc-145细胞模型,设计阻断PRRSV复制和直接杀灭PRRSV试验,确定GSR1体外抗PRRSV的作用方式;利用FQ-PCR检测GSR1对病毒N基因的影响,间接免疫荧光试验(Indirect immunofluorescence assay,IFA)和Western Blot技术测定GSR1对PRRSVN蛋白表达的影响。结果表明,GSR1在直接杀灭PRRSV试验中最高抑制率为54.65%,在阻断PRRSV复制试验中前12 h起抗病毒作用,且最高抑制率达60.01%,推测GSR1主要通过直接使病毒灭活或干扰病毒的早中期复制来发挥其抗病毒作用。此外,在设定12～72 h试验时间内,阳性药物利巴韦林组,4 mg/mL、2 mg/mL GSR1组PRRSV N基因拷贝数显著低于病毒组(P0.05)。在对N蛋白含量影响试验中4 mg/mL GSR1和阳性药物可以减少N蛋白载量。表明GSR1可以通过抑制病毒N蛋白的表达来抑制病毒的复制,并可作为抗PRRSV的候选药物或先导物。     

家蚕核型多角体病毒orf61基因缺失对病毒复制和各时期基因转录的影响

orf61是杆状病毒晚期表达的核心基因之一。为了研究家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)orf61基因的功能,利用Red重组技术与Bac-to-Bac系统分别敲除和异位补回orf61基因,构建了orf61缺失型病毒orf61-ko-Bacmid以及补回型病毒orf61-reBacmid,然后分别转染家蚕培养细胞Bm N,调查orf61基因缺失对Bm NPV复制和不同时期基因转录的影响。检测orf61基因缺失型病毒转染Bm N细胞液上清中的病毒滴度为0,说明orf61基因缺失导致病毒不能形成有感染活性的芽生型病毒粒子(BV);荧光定量PCR分析orf61基因缺失会显著地降低病毒基因组的复制水平,进而导致病毒各个时期基因转录水平极显著下降(P0.01)。此外,通过体外EMSA试验和构建双荧光素酶报告基因系统,检测ORF61蛋白对多角体蛋白基因polh启动子的调控作用,结果显示该蛋白质是polh基因转录的负调节因子。研究结果有助于深入阐释Bm NPV orf61基因在病毒基因组复制中的作用以及对极晚期表达的多角体蛋白基因polh的转录调控作用。