新发布尼亚病毒反向遗传学系统的构建以及病毒基因组重排和非编码区的研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院武汉病毒研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:tangmanzhuo
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班阳病毒属于布尼亚病毒目(Bunyavirales),白纤病毒科(Phenuiviridae),班阳病毒属(Banyangvirus)。截至目前,国际病毒分类委员会(ICTV)所公布的班阳病毒有三种,分别为发热伴血小板减少综合征病毒(SFTSV),Heartland virus(HRTV),和Guertu virus(GTV),三者皆为新发布尼亚病毒。与其他布尼亚病毒类似,班阳病毒主要有三个负链RNA片段构成,即L片段,M片段和S片段。病毒基因组片段皆由开放阅读框(ORF)和非编码区(UTR)构成。Heartland virus是2009-2010年间分离并确认于美国的新发布尼亚病毒,目前主要流行于美国中西部和南部各州。Heartland virus的传播途径主要是通过蜱虫叮咬,所引发的临床症状与发热伴血小板减少综合征病毒极为类似,包括发热,疲乏,食欲降低,头痛,恶心,腹泻,肌肉或关节疼痛以及白细胞和血小板数目的减少等症状。目前,针对HRTV尚无有效的疫苗或治疗性药物,并且HRTV反向遗传学系统尚没有成功构建。本研究基于T7启动子成功构建了HRTV L,M和S片段的微复制子系统(minigenome)和基于SFTSV L蛋白和NP的组合型微复制子系统和病毒拯救系统。利用所构建的反向遗传学系统我们成功拯救了HRTV野生型毒株和NSs缺失的报告病毒。成功构建及应用的HRTV反向遗传学系统将为HRTV的分子生物学研究以及相关疫苗的研发和抑制剂或治疗性药物的筛选提供强有力的工具。发热伴血小板减少综合征病毒(SFTSV)是2009年分离并确认于我国的新发布尼亚病毒,目前主要流行于东亚一些国家,包括中国,日本,韩国和越南。SFTSV的传播途径主要是通过蜱虫叮咬,其致死率可达6%-30%,而目前尚无有效的预防性疫苗和治疗性药物。HRTV与SFTSV尽管地理位置上具有基因重排或者重组的自然屏障,但是两者的病毒基因组具有较高的同源性,因此探究两者是否具有基因重排的潜力不仅能加深我们对布尼亚病毒进化和基因多样化过程的了解,同时也能够提醒我们应对新发布尼亚病毒潜在的基因重排或者重组风险给予足够的重视。对于分节段的布尼亚病毒来说,其在自然界中发生病毒种内和种间的基因重排和重组现象较为普遍,本研究通过微复制子(minigenme)系统,感染性病毒样颗粒(i VLP)系统和病毒超感染的方法分别探究了种间病毒RNP形成和病毒包装过程中病毒不同组分的可替代性以及病毒各片段启动子活性的强弱。在构建SFTSV基于鼠源pol I启动子的微复制子系统的同时我们发现SFTSV的L蛋白和NP不仅能够识别自身基因组UTR而且能够有效识别HRTV基因组UTR并形成具有生物功能活性的RNP复合物,而且这些组合型的RNP复合物能够被班阳病毒的膜蛋白包装成具有感染性的病毒样颗粒。通过基于病毒超感染的微复制子系统,我们进一步证明了在病毒感染的条件下,HRTV和SFTSV各基因组片段的UTR都能够被同源或者异源型的病毒识别并包装成能够感染新的HEK-293T细胞的病毒样颗粒。综上,我们的研究结果表明了班阳病毒属中的SFTSV和HRTV的基因组片段在一定程度上具有可相互替代性,两者具有基因重排的潜在风险。布尼亚病毒各基因组片段的UTR包含了病毒的启动子,聚合酶结合位点,负责转录、复制以及病毒包装等的信号序列和调控序列等重要元件。但是对于班阳病毒UTR来说具体是哪些因素对病毒启动子活性甚至是病毒间的基因重排具有影响并没有相关的研究。因此本研究利用微复制子和i VLP的反向遗传学系统以及RNA序列及高级结构分析软件对不同班阳病毒包括SFTSV,HRTV和GTV的UTR进行了研究分析。分析结果表明班阳病毒基因组L,M的UTR包含一段高度保守的区域(5’13 nt,3’12 nt),而且该保守区域还包含一个高度保守的突出非配对核苷酸,即5’10/11 C;而对于班阳病毒S UTR来说并不存在此种现象。核苷酸定点突变,替换,删除等实验后结果表明:(1)班阳病毒的L,M UTR末端的高度保守序列和非配对突出碱基10/11 C对病毒基因组片段的启动子活性和基因重排具有显著的影响;(2)对于包含有非配对突出碱基的S片段来说,当删除该碱基时,病毒启动子活性显著降低;而对于不存在非配对突出碱基的S片段,当在特定位置引入突出碱基时,病毒片段的启动子活性显著升高。
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