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牛疱疹病毒1型(BHV-1)和牛疱疹病毒5型(BHV-5)是两种非常相近的α疱疹病毒,两者DNA序列的相似性高达85%,氨基酸同源性为82%。牛疱疹病毒1型不具有中枢神经侵染力,通常引起牛传染性鼻气管炎(IBR)、妊娠母牛流产、呼吸系统疾病,而牛疱疹病毒5型是嗜神经病毒,可侵入中枢神经系统(CNS),引起犊牛脑膜炎。牛疱疹病毒1型和牛疱疹病毒5型都可以在三叉神经节中建立潜伏感染致使被感染动物终身带毒,并且这两种病毒有共同的抗原性和血清学交叉反应,为短期内彻底扑灭这两种病毒带来了很大的困难。目前,区分这两种病毒的机制仍不清楚,但是随着BHV-1和BHV-5基因组测序工作的完成,通过基因组序列的比对分析发现,BHV-5所有的基因均能在BHV-1中找到与之对应的基因,但是BHV-1有一个独特的基因,即UL0.5,在所有的α疱疹病毒中都没有找到与之同源的基因。这个经预测可编码87个氨基酸的基因位于UL区和IR区之间,目前还未有关于其生物学特性及功能的报道。因此,本课题展开了对BHV-1 UL0.5基因的研究,初步探究UL0.5基因的生物学特性和功能。
我们首先证实了UL0.5可以转录为mRNA,然后证实了UL0.5可以编码为蛋白质,又进一步证实了UL0.5基因是BHV-1的非必须基因、UL0.5编码的蛋白为BHV-1的结构蛋白,并且分布在细胞质中。还通过体内实验和体外实验对比了BHV-1和BHV-1△UL0.5的差异。
1、UL0.5的生物学特性研究
在实验中通过反转录PCR的方法证实了在BHV-1感染的MDBK细胞中,UL0.5基因可以转录为mRNA。克隆并原核表达了UL0.5基因,制备了BHV-1牛多抗血清和兔UL0.5多克隆抗体,用IBR阳性血清对原核表达的UL0.5蛋白进行了检测,证实了UL0.5在BHV-1感染的MDBK细胞中可以编码蛋白。对BHV-1病毒粒子和病毒感染的细胞裂解物也进行了western blot检测以及间接免疫荧光实验,证实了UL0.5编码的蛋白是BHV-1的结构蛋白。通过荧光示踪的方法,观察到UL0.5蛋白和其上游的UL0.7蛋白均分布在细胞质中,并且有部分荧光重合,推测UL0.5可能与UL0.7相互作用形成二聚体结构共同发挥作用。然后用PAA实验证实了UL0.5为早期基因。通过以上实验,我们对UL0.5基因的生物学特性有了初步的认识。
2、UL0.5功能分析
用本实验室已经构建好的BHV-1 UL0.5缺失病毒和野毒分别感染实验兔子,在急性感染期、潜伏感染期和再激活期分离眼拭子中的病毒进行空斑实验,绘制病毒分离滴度图。发现缺失UL0.5基因后,病毒能建立潜伏感染且依旧能够再激活,证明UL0.5是BHV-1的非必需基因。处死实验兔子后,取出三叉神经节、抽提总DNA,用保守的gB做探针对野毒和缺失毒株的基因组拷贝数进行绝对定量PCR实验。结果发现,缺失病毒在急性感染期、潜伏感染期和再激活期的基因组拷贝数比与野毒相比差异不明显。为了在体外检测缺失UL0.5后对病毒增殖能力的影响,将BHV-1AUL0.5和BHV-1 wt分别接种MDBK细胞,感染后分时间点收毒,通过相对定量PCR检测各个时间点中bICPO、ORF2的转录水平。结果发现在细胞感染早期,UL0.5可以影响bICPO和OFR2的转录,但是在12hpi后,这种影响逐渐消失。
本论文研究结果表明,UL0.5编码的蛋白是BHV-1的结构蛋白,且主要分布在细胞质中,UL0.5基因在病毒感染早期可影响bICPO和ORF2的转录水平。