豬瘟病毒簡介

冷冬

摘要：豬瘟病毒（CSFV）對養殖業危害巨大，具有高發病率、高死亡率的特點。在分子層面對CSFV進行介紹，對其分子結構、組成及編碼產物的功能進行簡要介紹，以期為該病的防控提供幫助。

關鍵詞：豬瘟病毒；分子結構；結構蛋白；開放閱讀框

中圖分類號：S852.65+1 文獻標識碼：B 文章編號：1007-273X（2015）10-0005-02

豬瘟病毒（Classical swine fever virus， CSFV）屬黃病毒科（Flaviviridae），瘟病毒屬（Pestivirus），該病毒粒子大小約為40～60 nm，具有囊膜結構的單股線狀正鏈RNA病毒，是引起豬瘟的病毒因子。在世界范圍內廣泛流行，其特點為發病率與死亡率高。OIE將其列為A類法定傳染病[1]。現將豬瘟病毒特征及分子結構進行簡介，為全面了解該病毒奠定基礎。

1 發病特征

CSFV感染后，豬可見高熱、運動失調、后肢無力、皮膚出現不同程度紅色或紫色的出血點，也有報道感染后出現神經癥狀。感染后死亡率高，在感染豬的多個器官中均能檢出該病毒，如腦、骨髓、舌、淋巴、腎臟、脾、扁桃體等。母豬感染該病毒，常見臨床癥狀為流產、死胎、木乃伊胎、畸形胎兒、淋巴細胞和血小板減少、慢性營養性消耗等[2]。

2 豬瘟病毒分子結構

豬瘟病毒與瘟病毒屬中其他病毒具有類似結構，為正鏈單股RNA病毒，具感染能力。在病毒3′-端不存在多聚腺苷酸結構（polyA），5′端無甲基化的“帽子”結構。可將整個病毒分為5′端非編碼區（5′-untrandslated region， 5′-UTR），3′端非編碼區（3′-untranslated region， 3′-UTR）以及一個較大的開放閱讀框（Open reading frame， ORF）[3]三個部分。

2.1 3′-UTR

豬瘟病毒的3′-UTR由223-239個氨基酸殘基組成，在ORF的終止密碼子（UGA）后無Poly（A）尾巴結構，但其中包含一段AT含量較高的區域。在3′-UTR中存在兩個較為穩定的莖-環結構（stem-loop motif，SL），分別命名為SL I及SL II[4]。在這兩個SL結構之間存在一段單鏈間隔序列（Single-stranded intervening sequence， SS）。在豬瘟病毒的復制過程中，SL I及SS發揮著重要的作用。SL I缺失以及在SL I及SS序列中發生突變都會導致豬瘟病毒無法復制，而SL I 發生補償性堿基替換（Compensatory base exchange）時，病毒仍會保持一定的復制能力，當該類替換發生在SS序列中時，則對病毒的復制能力沒有影響。該現象說明，豬瘟病毒的3′-UTR莖-環結構是CSFV病毒RNA復制的順式作用元件[5]。研究表明，豬瘟病毒的3′-UTR參與病毒的轉錄、復制及翻譯過程，并與復制相關酶對病毒模板RNA的識別有關。其中在3′-UTR序列中包含有與病毒成熟、包裝相關的信號因子，能夠起始病毒粒子的包裝成熟過程[6]。

有研究表明，在豬瘟病毒3′-UTR的21 nt位置的核苷酸對病毒的復制起決定作用，為病毒復制所必需，缺失該序列將不能起始RNA合成。而只存在該序列而無其他3′-UTR序列，病毒合成仍能夠進行，但起始效率極低。說明3′-UTR結構的完整性，是保證病毒RNA正常復制的必要條件[7]。報道稱，CSFV病毒3′-UTR能夠在病毒的復制過程中與RNA復制酶進行結合，起始病毒RNA的復制過程，其末端序列CCCGG為結合所必須序列，該序列發生突變將導致結合能力喪失。

2.2 5′-UTR

CSFV的5′-UTR由大約370個氨基酸殘基組成，具體長度因種屬不盡相同。其結構中無甲基化“帽子”構造，具有穩定的二級結構，序列的保守性較高。在5′-UTR中存在核糖體進入位點，能夠與核糖體中的18S rRNA中的保守區域結合，結合后病毒5′-UTR的起始密碼子通過堿基配對，與18S rRNA結合，并起始翻譯過程，合成病毒自身蛋白。CSFV的5′-UTR存在穩定的莖-環序列，能夠形成發夾結構，該發夾結構式核糖體進入位點的重要組成部分，對病毒RNA與核糖體結合起到決定性的作用。在病毒的5′-UTR區域內，存在一個GTATACGAG的連續序列，該序列為病毒基因復制的必須序列，推測該序列與病毒復制起始功能有關[8]，缺失該序列或該序列發生部分突變時，病毒RNA復制的起始能力完全或部分喪失。同時，在CSFV的5′-UTR上游存在一個27 bp的高度保守區域，該區域與病毒RNA和核糖體中的Met tRNA結合有關，是病毒雖然缺失“帽子”結構，但仍然能夠完成RNA翻譯過程的關鍵基團[9]。由于該區域存在高度保守型，所以根據該部分序列設計的特異性檢測引物，能夠對CSFV進行快速、準確的檢測。

2.3 ORF

CSFV基因組包含一個很大的開放閱讀框（ORF），編碼的多聚蛋白由3 898個氨基酸殘基組成。在病毒自身合成的多種蛋白酶及宿主細胞內的信號肽酶作用下，多聚蛋白被加工為10或11個成熟蛋白。根據編碼基因將成熟蛋白命名為NS2，NS3，NS4A，NS4B，NS5A，NS5B，E1，E2，P7，Npro，C及Erns。其中E1，E2，C，Erns為結構蛋白，其他蛋白為非結構蛋白[10]。

2.3.1 結構蛋白 結構蛋白C由192 bp的基因編碼，編碼后的蛋白經宿主的信號肽酶加工，具有較強的親水性，具有一定轉錄調控因子功能。Erns由227個氨基酸殘基構成，分子量約為44 kDa，具有一定的神經毒性和免疫抑制功能，并能誘導某些種屬動物的淋巴細胞凋亡。同時，Erns能夠刺激機體產生特異中和抗體，使機體獲得對CSFV的免疫能力。E1及E2是病毒的囊膜蛋白，分子量分貝為21.8 kDa及41.5 kDa[7]。E1為包埋在囊膜內的蛋白，不能夠刺激機體產生特異性抗體，E2則存在于病毒粒子及被感染的細胞表面，可以誘導產生特異性中和抗體。同時，E2蛋白也是病毒對宿主細胞進行識別及吸附的主要蛋白，能夠決定CSFV對細胞的感染傾向性[11]。

2.3.2 非結構蛋白 Npro由168個氨基酸殘基組成，是ORF編碼的第一個蛋白，是由結構蛋白C剪切產生的。該蛋白自身具有酶活性，且能夠抑制宿主機體的天然免疫能力，與CSFV的致病力及毒力有關。P7為分子量6k～7 kDa的小蛋白，其功能與病毒RNA復制無關，但與感染性病毒粒子的產生有關，參與感染性病毒粒子的產生于釋放[9]。NS2及NS3蛋白，也成為P125蛋白，在不同的病毒株中存在于聚蛋白的不同位置。NS2蛋白功能尚不明確，推測可能具有病毒復制調控作用。NS2變異性較高，NS3的保守性較高。NS3在病毒的復制、轉錄及蛋白加工過程中發揮重要作用。NS4A由64個氨基酸殘基構成的小蛋白，為NS3的輔助因子。NS4B由347個氨基酸殘基構成，NS5A由496個氨基酸殘基構成，NS4B與NS5A為組成RNA復制酶的成分。NS5B由718個氨基酸殘基構成，為病毒復制酶，序列具有較高保守性，是負責基因組復制的主要聚合酶[11]，其能夠識別并啟動病毒的基因組復制過程。

CSFV的分子結構雖然已經清楚，但許多基因的功能，以及其與病毒毒力之間的關系仍不明確。有報道稱，CSFV的毒力與其多個基因相關，包括編碼Erns，Npro及E2等蛋白的基因。如Npro基因可調節CSFV的基因表達起始，同時能夠抑制宿主的天然免疫機制[3]，降低機體免疫防御機制對病毒的防御、識別能力，但Npro不能影響病毒毒力。E2及Erns蛋白各自對病毒的毒力無明顯影響，但其嵌合體則可對毒力產生一定影響，特備是E2蛋白，推測可能是CSFV毒力構成的重要因素[5]。

目前，CSFV的具體致病機制上不清楚。病毒感染后的最主要病理變化為宿主免疫抑制及宿主血細胞減少。白細胞降低是免疫系統受到抑制的主要特征，組織中發生的細胞凋亡則可引起淋巴組織萎縮。現階段致病機制的研究主要集中在病毒感染早期，病毒與靶細胞的作用特點上，以及病毒造成細胞凋亡的機制等。但對于病毒自身的基因調控表達、病毒對感染細胞的功能影響，以及蛋白相互作用方面的研究還鮮有報道。因此，對CSFV致病機理的研究仍需要大量細致的工作。

參考文獻：

[1] 田 宏，劉湘濤，張彥明，等.豬瘟病毒及其致病機制研究進展[J]. 動物醫學進展，2007，28（增）：27-30.

[2] 陳靜靜，羅寶正，沙才華，等. 多重熒光PCR鑒別診斷豬瘟病毒和非洲豬瘟病毒[J]. 湖北畜牧獸醫，2012（2）：4-9.

[3] 劉 坤，蘭鄒然，姜 平. 豬瘟病毒分子生物學及檢測技術研究進展[J]. 動物醫學進展，2012，33（10）：99-104.

[4] 何 雷，張彥明，徐彥召，等. 共表達豬瘟病毒E2基因和豬白細胞介素2基因的重組腺病毒的構建及其免疫原性研究[J]. 病毒學報， 2010，26（5）：385-391.

[5] 陳艷新，李志偉. 豬瘟病毒致病機制及豬瘟診斷防控措施[J]. 畜牧與飼料科學，2010，31（5）： 153-155.

[6] 趙 耘，王在時，王 琴，等. 豬瘟病毒E2基因部分核苷酸序列的遺傳進化關系的研究[J].畜牧獸醫學報，2002，33（2）：157-164.

[7] 王 青，胡建和，鄭素玲，等. 豬瘟病毒E2基因活載體疫苗研究進展[J]. 動物醫學進展，2010，31（7）：98-102.

[8] 韓雪清，劉湘濤，趙啟祖. 豬瘟病毒及其豬瘟疫苗研究進展[J]. 動物醫學進展， 2000，21（2）：1-7.

[9] 陶玉順，黃 濤，袁東波，等. 目前我國豬瘟的流行現狀及防控策略[J]. 畜牧與獸醫，2008，40（8）：90-95.

[10] 姚文生，范學政，王 琴，等. 我國豬瘟流行現狀與防控措施建議[J]. 中國獸藥雜志，2011，45（9）：44-47.

[11] 李 菲，趙立峰，高云航，等. 豬瘟分子生物學診斷新進展[J]. 中國畜牧獸醫，2010，37（6）：168-170.