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病毒5′非翻译区一茎环结构的功能解析

以猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)北美株感染性克隆为平台进行反向遗传操作,利用突变PCR将5′非翻译区(5′UTR)中部分一级序列进行系列突变,以改变5′UTR二级结构中的一保守茎部结构,从而解析PRRSV5′UTR中结构与功能的关系。通过DNA转染MARC-145细胞观察突变体克隆的感染性,并通过免疫荧光及Northern blot来研究拯救后突变病毒的复制、转录特性,以及通过空斑形态学分析突变病毒的生长特性。结果表明,PRRSV5′UTR中保守茎部结构的二级结构与病毒的拯救无直接关系,但其一级核苷酸序列却是PRRSV病毒复制所必需的,作者还找到直接调控病毒复制的核心位点。由此证实了5′UTR中调控PRRSV复制过程的必需序列,为进一步解析PRRSV复制过程的调控元件奠定了基础。     

高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒细胞传代毒株反向遗传系统的优化

反向遗传系统已成为研究猪繁殖与呼吸综合征病毒（Porcine reproductive and respiratory syndromevirus,PRRSV）结构与功能非常重要的手段,并且在设计基因工程疫苗中发挥不可替代的作用。因而,有效提高感染性克隆拯救病毒的效率和稳定性以及降低经济成本是一个急需解决的课题。本研究在已构建完成的高致病性PRRSV细胞传代毒株反向遗传系统（pAJXM）的基础上,做了以下三方面的工作：（1）将T7启动子换成hCMV（人类巨细胞病毒,Human cytomegalovirus）启动子,从而全长cDNA克隆不需经过体外转录成mRNA的过程,直接通过DNA转染MARC-145细胞拯救病毒;（2）研究hCMV启动子的TATA框与病毒基因组5末端之间最佳的碱基数目,使体内转染获得的病毒基因组5末端序列为病毒的真实序列;（3）在病毒基因组3末端添加丁型肝炎病毒核酶（delta hepatitis virus ribozyme,HDVr）序列,体内转染获得的病毒基因组3末端的非病毒序列通过核酶自动去除。研究发现,基于DNA转染的反向操作系统是可行的,并且hCMV启动子的TATA框与病毒基因组5末端之间的碱基数目设置为25和在病毒基因组3末端添加HDVr序列后,能够有效地提高全长感染性cDNA克隆的病毒拯救效率和稳定性。     

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。     

猫杯状病毒2280株反向遗传系统的构建

为构建猫杯状病毒(FCV)2280株感染性克隆,本研究在FCV 2280株基因组5'末端和3'末端分别引入T7 RNA聚合酶启动子和丁型肝炎核酶(Hdv Rz)序列;并将FCV基因组中唯一的XbaⅠ限制性酶切位点序列进行同义突变作为遗传标记;将基因组分为3段分别进行RT-PCR扩增,通过酶切依次克隆于pOK-12载体中,构建FCV基因组全长cDNA重组质粒。以其为模板经体外转录制备其全长基因组RNA,并在5'末端加帽,转染CRFK细胞,24 h后出现典型的细胞病变。提取出现细胞病变的病毒液的总RNA制备cDNA模板,PCR扩增FCV遗传标记片段并进行XbaⅠ酶切鉴定分析,表明拯救的病毒为FCV重组病毒。而且拯救的病毒生长动力学与亲本病毒无明显差异。本实验为进一步研究FCV的生物学特性和致病机制奠定了基础。     

高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒弱毒疫苗株作为外源基因表达活病毒载体的研究

利用反向遗传操作技术,猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）也可以被用作外源基因表达的活载体。前期研究将猪瘟病毒E2蛋白的编码基因插入了高致病性PRRSV弱毒疫苗株HuN4-F112的非结构蛋白和结构蛋白编码间区,所拯救的重组病毒rPRRSV-E2能够在体外和体内高效表达E2蛋白。能够为猪瘟和HP-PRRS的感染提供100%的免疫保护。本研究利用rPRRSV-E2的全长感染性克隆平台,在PRRSV基因组ORF7和3’非翻译区之间插入了转录调控序列6(TRS6)和绿色荧光蛋白的编码基因,构建并拯救了重组病毒rPRRSV-E2-EGFP,该病毒感染MARC-145细胞后,可以同时表达猪瘟E2蛋白和EGFP。外源序列在载体中能够保持遗传稳定。本研究为开发PRRSV作为病毒活载体疫苗提供了一个新的外源基因插入位点和构建策略,对今后多价疫苗的研发有重要意义。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒5'非翻译区-茎环结构的功能解析

以猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)北美株感染性克隆为平台进行反向遗传操作,利用突变PCR将5'非翻译区(5'UTR)中部分一级序列进行系列突变,以改变5'UTR二级结构中的一保守茎部结构,从而解析PRRSV 5'UTR中结构与功能的关系.通过DNA转染MARC-145细胞观察突变体克隆的感染性,并通过免疫荧光及Northern blot来研究拯救后突变病毒的复制、转录特性,以及通过空斑形态学分析突变病毒的生长特性.结果表明,PRRSV 5'UTR中保守茎部结构的二级结构与病毒的拯救无直接关系,但其一级核苷酸序列却是PRRSV病毒复制所必需的,作者还找到直接调控病毒复制的核心位点.由此证实了5'UTR中调控PRRSV复制过程的必需序列,为进一步解析PRRSV复制过程的调控元件奠定了基础.     

高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒HuN4株感染性分子克隆的建立及拯救病毒的鉴定

为构建高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)感染性克隆,本实验根据PRRSV HuN4株基因组序列设计并合成PRRSV特异性引物,应用RT-PCR技术分6段扩增了PRRSV HuN4株全基因组cDNA.将扩增的各个cDNA部分重叠片段分别克隆于pBlueScript Ⅱ SK(+)载体中构建了感染性重组质粒pHuN4.并在病毒cDNA 5′末端引入sp6启动子序列便于后期的体外转录获得病毒的转录本,在3'末段Poly (A)尾引入Not Ⅰ酶切位点用于线性化pHuN4;此外,将HuN4基因组第14680位的A沉默突变为G产生一个Mlu Ⅰ酶切位点作为鉴定拯救病毒的分子标记.pHuN4通过酶切线性化后经体外转录及转染BHK细胞,并在Marc-145细胞中救获病毒.结果显示:救获的病毒能够在Marc145细胞引起明显的细胞病变;间接免疫荧光检测以及分子标记验证结果表明病毒拯救成功,而且拯救的病毒与亲本强毒生长曲线没有显著差异.利用拯救的第5代克隆病毒株对本动物进行致病性试验,结果显示实验猪在感染后第3d开始出现体温升高、厌食、消瘦等临床表现,发病率达100％,在感染后20 d内陆续死亡,表明拯救的病毒保持了与亲本病毒株相一致的致病特征,以上研究证实我们成功的构建并获得PRRSV强毒HuN4株感染性克隆,为从基因水平上研究PRRSV的致病机制提供了技术平台.     

5′端非病毒核苷酸对猪繁殖与呼吸综合征病毒感染性克隆拯救的影响

为研究猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)5′端非病毒核苷酸对感染性克隆拯救的影响,优化PRRSV反向遗传操作平台,本试验构建了含有CMV启动子的PRRSV JXA1-R株全长克隆质粒,在CMV启动子的下游引入锤头核酶序列,并在PRRSV基因组的5′端上游和锤头核酶下游之间引入非病毒核苷酸,分别构建成5′端含有非病毒核苷酸GG和GCTAGC的PRRSV全长感染性cDNA克隆Pgg-PRRSV和PNhe-PRRSV。新构建的两株克隆质粒直接转染BHK-21细胞拯救,48h后用间接免疫荧光检测病毒M蛋白,结果表明两株克隆均可拯救成活,测定Pgg-PRRSV和PNhe-PRRSV转染上清的病毒毒价分别为3.0和1.25TCID50/mL,拯救病毒在Marc-145细胞上传3代后均稳定在6.5TCID50/mL,病毒滴度无明显差异。本研究成功构建了两株5′端上游含有非病毒核苷酸的PRRSV基因组全长感染性cDNA克隆,表明PRRSV的5′端上游含有两个非病毒核苷酸GG拯救效率较高,且5′端的病毒外源核苷酸对拯救的影响仅存在于拯救的最初阶段。     

5'端非病毒核苷酸对猪繁殖与呼吸综合征病毒感染性克隆拯救的影响

为研究猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)5'端非病毒核苷酸对感染性克隆拯救的影响,优化PRRSV反向遗传操作平台,本试验构建了含有CMV启动子的PRRSVJXA1-R株全长克隆质粒,在CMV启动子的下游引入锤头核酶序列,并在PRRSV基因组的5'端上游和锤头核酶下游之间引入非病毒核苷酸,分别构建成5'端含有非病毒核苷酸GG和GCTAGC的PRRSV全长感染性cDNA克隆Pgg-PRRSV和PNhe-PRRSV。新构建的两株克隆质粒直接转染BHK-21细胞拯救,48h后用间接免疫荧光检测病毒M蛋白,结果表明两株克隆均可拯救成活,测定Pgg-PRRSV和PNhe-PRRSV转染上清的病毒毒价分别为3.0和1.25TCID₅₀/mL,拯救病毒在Marc-145细胞上传3代后均稳定在6.5TCID₅₀/mL,病毒滴度无明显差异。本研究成功构建了两株5'端上游含有非病毒核苷酸的PRRSV基因组全长感染性cDNA克隆,表明PRRSV的5'端上游含有两个非病毒核苷酸GG拯救效率较高,且5'端的病毒外源核苷酸对拯救的影响仅存在于拯救的最初阶段。     

BVDV Singer＿Arg株全基因组克隆及其感染性RNA制备

克隆牛病毒性腹泻病毒Singer＿Arg株全长cDNA,并获得其感染性RNA。将病毒基因组分段克隆后再拼接成全长cDNA;通过巨细胞病毒即早期启动子控制病毒cDNA转录,5’-UTR上游的锤头状核酶和3’-UTR下游的丁肝病毒核酶控制转录产物5’-UTR和3’-UTR的完整性和准确性,以获得不经体外转录,直接转染细胞产生病毒感染性RNA的反向遗传操作系统;并通过Western blot、RT-PCR技术、免疫荧光等方法对子代病毒进行了一系列鉴定与遗传稳定性分析。获得了Singer＿Arg株全基因组序列并通过反向遗传拯救出该毒株。成功构建了基于Singer＿Arg株的BVDV反向遗传操作系统,为BVDV疫苗研发和基础研究提供了技术平台。     

携带PCV-2 ORF2的感染性PRRSV克隆在Marc-145细胞表达的研究

为解析猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)删除外源基因的机制,以北美株PRRSV感染性克隆pAPRRS为平台进行反向遗传操作,构建在PRRSV全长基因组上同时包含其Nsp2区域缺失108nt及其ORF1与ORF2间插入猪圆环病毒2型(PCV-2)ORF2的全长cDNA pDCPV,将pDCPV转染Marc-145细胞,获得拯救病毒vDCPV。鉴定vDCPV的遗传稳定性发现,vDCPV比先前发表的只在PRRSV ORF1与ORF2间插入PCV-2ORF2获得的拯救病毒vCPV更具有遗传稳定性,这提示PRRSV删除外源序列的最主要机制是插入外源序列后导致基因组过长,由此可能影响N蛋白与基因组作用及其他结构蛋白包装过程。IFA结果显示,vDCPVP能微弱表达PCV-2cap蛋白。     

poly(A)尾对猪繁殖与呼吸综合征病毒基因组感染性的影响

大部分单股正链RNA病毒的基因组末端含有poly（A）尾,这对病毒基因组RNA的感染性起着非常重要的作用。本研究以猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）感染性克隆pCBC2为平台进行反向遗传操作,通过突变PCR获得poly（A）尾长度分别为0、5、8、9、10、22、35的全长突变体克隆,经体外转录转染MARC-145细胞,观察细胞病变（CPE）,对于能产生CPE的突变克隆,抽提细胞上清中的病毒RNA,通过G-Tailing法鉴定子代病毒基因组的poly（A）尾长度。结果表明：1、poly（A）尾影响PRRSV基因组的感染性,且最小长度为10;2、PRRSV基因组poly（A）尾在感染细胞过程中能被修复。     

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。     

小RNA病毒基因组3'非编码区.结构与功能研究进展

小RNA病毒属于单股正链RNA病毒,包括肠道病毒属、鼻病毒属、心脏病毒属、口疮病毒属和肝病毒属等几个主要的属.口蹄疫病毒(FMDV)、脊髓灰质炎病毒(PV)、丙型肝炎病毒(HCV)、脑心肌炎病毒(EMCV)是该科病毒的典型代表.小RNA基因组的末端具有非编码区(UTR),是病毒基因组复制的主要调控位点,3'非编码(3'UTR)区是复制酶的第一结合位点,其二级结构在病毒的翻译与复制过程中具有重要作用,该区是病毒复制酶识别并结合的位点,主要起始负链RNA的合成,3'UTR在病毒的翻译过程及感染性病毒粒子的形成过程中起着十分重要的作用.因此,研究小RNA基因组的3'端结构和功能可为确定复制与表达位点在非编码区的具体位置和主要特征,以及其他正链小RNA病毒基因组复制的研究奠定了理论基础.     

单股正链RNA病毒基因组5′非翻译区的结构与功能研究进展

单股正链RNA病毒是众多人畜共患病及动植物传染病的病原,其种类繁多,对人畜健康和农业经济生产影响重大。该类病毒基因组5′非翻译区(5′UTR)一级序列及各种高级结构在病毒的复制、转录、翻译过程中发挥重要调控作用,本文对一些代表种属单股正链RNA病毒的5′UTR进行介绍,且就其结构与功能的一般研究方法、主要进展和存在的问题进行了探讨。     

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(P0.01或P0.05),而在原代PAMs复制速率降低(P0.01),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(P0.01或P0.05),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(P0.01或P0.05),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(P0.01或P0.05)。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。