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本论文以分离自孔雀体内的禽传染性支气管炎病毒KQ6-1株为对象,研究了其感染鸡胚、雏鸡、CEK细胞、Hep-2细胞和Vero细胞的特性。结果表明该毒株经适龄鸡胚盲传至第四代可引起典型的侏儒胚出现,传至第十代时已有较多数量的鸡胚发生死亡,说明其对鸡胚有较强的致病力,测定其病毒效价EID50为10-8.12/O.2mL。对雏鸡致病力的研究表明,该孔雀分离株虽然不引起雏鸡的死亡,但能致雏鸡出现气管哕音,张口呼吸等典型的IB临床症状以及肺脏淤血水肿和肾脏间质性肾炎等典型病变。细胞嗜性的研究表明该分离株能在Hep-2细胞上增殖,这在国内外的研究中尚未见到相关报道,为揭示IBV在细胞上的感染机制和冠状病毒跨宿主感染的研究开创了一个新的思路,同时也为反向遗传操作、病毒与受体关系等与细胞相关的研究提供了有力支持。
本研究利用自行设计的引物,通过RT-PCR方法,分21个片段成功地扩增了IBV KQ6-1株的全基因组,并完成了扩增片段的克隆与序列测定,研究结果表明,KQ6-1株基因组全长27476nt(不包括polyA),核苷酸组成中A+T的含量较高,占62.11%,具有10个明显的开放阅读框(ORF),呈现5-ORF1a-ORF1ab-S-3a-3b-E-M-5a-5b-NP-3的排列顺序,符合冠状病毒基因组结构的特点,其第529-20423位核苷酸编码两个多聚蛋白ORF1a和ORF1b,为复制酶区域;第20374-27153位核苷酸主要编码病毒的各种结构蛋白,包括S蛋白、E蛋白、M蛋白和N蛋白;在基因组两侧为527bp(5’UTR)和323bp(3’UTR)的非编码区。基因组全长同源性分析和系统进化树分析显示,与11株参考株相比,KQ6-1株与两株Mass41株同源率最高(99.7%)、亲缘关系最近。基因组中S基因、基因3、M基因、基因5、NP基因的起始位点处都有由8个核苷酸组成的保守的转录相关序列(TAS),但KQ6-1株基因5的TAS突变为CTTAATAA,与以往的报道的CT(T/G)AACAA有所不同。基因遗传演化分析表明,5b是基因组中最为保守的区域,同源性介于88.6%-100%之间,而S1基因是基因组中变异最大的区域,同源性介于78.1%-99.9%之间,其高变区主要位于117-132处,与S1基因相比,S2基因序列显得相对保守,但与以往报道不同的是KQ6-1株S2蛋白C端最后约20个氨基酸亲水性有所增加。M基因氨基酸序列比对显示,其C端156-211位氨基酸的亲水性有显著增强,且该位置的抗原指数(3.0)和表面活性(1.9-5.27)也有显著提高,与以往的报道有所不同。NP基因的序列分析显示,本分离株与LKQ3株亲缘关系较近,但与同是分离自孔雀体内的KQ6株的核苷酸序列和氨基酸序列的同源性仅为96.4%和97.1%,这也提示我们NP基因不是种属关系的决定因素;进一步分析发现,本分离株在CD4+T细胞识别序列处的氨基酸序列较为保守,但其C端120位氨基酸残基已由K突变为R,相应位置出现复合螺旋区,这与以往报道的该区域为保守区域不同。基因组3’端和5’端非编码区序列分析显示,5’端非编码区保守性要强于3’端非编码区。非结构基因3中3a保守性最高,其次是3c,最后是3b。基因5中5b保守性要高于5a,且从进化关系研究结果可以看出,基因5不是种属特异性的决定因素。此外,本研究以Beaudette株为参考,对KQ6-1株进行分析,在国内首次找到了功能和区域划分不是很明确的基因1中的几个功能区,尤其是准确地找到了IBV转录复制过程中的重要切割蛋白-类3C蛋白酶的分布区域,并与其他参考株进行了系统比较,且对其空间结构进行了预测,为IBV转录复制机制的研究提供了有力支持。
IBV基因组具有变异性强、不易克隆等特点,这也成为目前制约国内外构建IBV反向遗传操作系统的关键环节,为解决这个难题,本研究首先创立了独特的LJY法,并以此法构建了装载IBV基因组4个大片段的克隆载体LJY-CV1、LJY-CV2、LJY-CV3和LJY-CV4(以上方法和配套载体质粒均已申报国家发明专利,受理号:200710031964.4),本研究利用自行创建的LJY法分别人为缺失D段3a基因和5a基因的起始密码子,作为所构建cDNA的遗传标记,并构建了表达IBV KQ6-1株NP基因的真核表达载体质粒pV-NP,并以Western-blot确证了其在CEK细胞上的表达效果。以体外拼接的方法顺序将各基因片段在体外拼接在一起,最终成功获得了带有遗传标记的KQ6-1株全基因组cDNA克隆。在此基础上,利用构建的IBV KQ6-1株全长cDNA克隆探索了两种体外拯救IBV病毒的方法,为IBV反向遗传操作技术的构建奠定了基础。