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中东呼吸综合征冠状病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus , MERS-CoV)是中东呼吸系统综合征病原,2012年起源于中东。MERS-CoV是一种典型的动物源性病毒,直接动物来源是骆驼。冠状病毒作为已知基因组最大的RNA病毒,其变异频率高,前期研究结果显示不同物种、时期、地点分离的MERS-CoV基因组序列存在差异;推测MERS-CoV在骆驼向人及人与人之间传播时,存在正向选择的重要变异位点。而对突变位点的功能研究显示,2015年韩国流行的毒株,其S蛋白的变异赋予其抵抗中和抗体的能力,引起毒力的增强,提示突变位点可能影响病毒基因功能,导致病毒致病性的改变。宿主先天免疫系统是病毒基因受到选择压力的主要因素之一,且MERS-CoV的ORF4a、ORF4b、ORF8b、N等基因都具有调节宿主先天免疫的功能。因此,本研究的目的是筛选MERS-CoV基因组中的显著正向选择突变位点,并探究突变位点是否影响宿主先天免疫。
我们使用PAML软件筛选到MERS-CoV基因组中的多个显著正向选择突变位点,选择突变频率高的ORF3基因86号氨基酸位点的突变,即脯氨酸(proline, P)到苯丙氨酸(Phenylalanine,F)和亮氨酸(Leucine,L)的突变;以及M基因69号氨基酸位点的突变,即缬氨酸(Valine,V)到苯丙氨酸(F)和异亮氨酸(Isoleucine,I)的突变,研究其单氨基酸突变对ORF3和M蛋白调控宿主天然免疫的影响。根据MERS-CoV基因组序列(Genbank:JX869059.2),构建了ORF3、M全长基因及上述单氨基酸突变的真核表达载体。在293T细胞模型上,利用定量PCR研究突变位点对ORF3、M蛋白调控宿主天然免疫的影响。
实验结果表明,与野生型M蛋白相比,V69F、V69I突变蛋白显著抑制SeV诱导的I型干扰素IFN-β及下游ISGs的表达水平;与野生型ORF3蛋白相比,P86F、P86L突变蛋白对抑制SeV诱导的I型干扰素IFN-β的表达水平无显著差异。
本研究初步揭示了MERS-CoV在流行和传播过程中的正向选择位点;并初步证明MERS-CoV的M蛋白69号位点单氨基酸突变显著增强M蛋白拮抗宿主I型干扰素IFN-β信号通路的能力;同时初步证明ORF3的86号位点单氨基酸突变对ORF3蛋白拮抗宿主I型干扰素IFN-β信号通路无显著影响。研究结果有助于揭示MERS-CoV传播和演化规律,对此病毒防控有积极意义,也可为新型冠状病毒研究提供新思路。
我们使用PAML软件筛选到MERS-CoV基因组中的多个显著正向选择突变位点,选择突变频率高的ORF3基因86号氨基酸位点的突变,即脯氨酸(proline, P)到苯丙氨酸(Phenylalanine,F)和亮氨酸(Leucine,L)的突变;以及M基因69号氨基酸位点的突变,即缬氨酸(Valine,V)到苯丙氨酸(F)和异亮氨酸(Isoleucine,I)的突变,研究其单氨基酸突变对ORF3和M蛋白调控宿主天然免疫的影响。根据MERS-CoV基因组序列(Genbank:JX869059.2),构建了ORF3、M全长基因及上述单氨基酸突变的真核表达载体。在293T细胞模型上,利用定量PCR研究突变位点对ORF3、M蛋白调控宿主天然免疫的影响。
实验结果表明,与野生型M蛋白相比,V69F、V69I突变蛋白显著抑制SeV诱导的I型干扰素IFN-β及下游ISGs的表达水平;与野生型ORF3蛋白相比,P86F、P86L突变蛋白对抑制SeV诱导的I型干扰素IFN-β的表达水平无显著差异。
本研究初步揭示了MERS-CoV在流行和传播过程中的正向选择位点;并初步证明MERS-CoV的M蛋白69号位点单氨基酸突变显著增强M蛋白拮抗宿主I型干扰素IFN-β信号通路的能力;同时初步证明ORF3的86号位点单氨基酸突变对ORF3蛋白拮抗宿主I型干扰素IFN-β信号通路无显著影响。研究结果有助于揭示MERS-CoV传播和演化规律,对此病毒防控有积极意义,也可为新型冠状病毒研究提供新思路。