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脑心肌炎病毒(Eneephalomyoearditis virus,EMCV)属于微RNA病毒科(Picornaviridae),心病毒属(Cardiovirus)成员。脑心肌炎病毒感染可致母猪繁殖障碍和仔猪的高死亡率,以脑炎、心肌炎和心肌周围炎为主要特征。本研究完成了2株我国EMCV分离毒株(BJC3和HB1)的全基因组序列测定和基因组分子特征分析,获得了我国EMCV毒株的基因组信息数据,为EMCV的分子流行病学及分子生物学研究奠定了基础;成功构建了EMCV分离毒株BJC3的全长感染性cDNA克隆,为深入研究EMCV的分子致病与免疫机理、基因功能和新型病毒载体的构建及其新型疫苗的研制提供了必要的技术平台。
通过设计5对引物,采用RT-PCR技术扩增EMCV分离毒株BJC3和HBl基因组完整开放阅读框(ORF)序列,应用3RACE和5RACE技术扩增分离毒株的3UTR和5UTR,分别进行扩增片段的克隆和测序。结果表明,排除poly(A),BJC3和HBl的全基因组大小分别为773Int和7720nt,它们的基因组结构相同,全基因组核苷酸序列相似性为99.6%;具有一个长的开放阅读框,编码2292aa。BJC3和HB1,的poly(C)结构域中均存在C<,n>TCTC<,3>TC<,10>保守基序,BJC3的poly(C)至少由26nt组成,HB 1的poly(C)可读序列不少于24nt。BJC3和HB1的poly(A)尾都比较短,仅15个腺嘌呤核苷。
应用分子生物学软件对BJC3和HB1全基因组核苷酸及推导氨基酸序列进行了序列比对和同源性分析。结果表明,2个分离毒株基因组核苷酸的变异程度不大,核苷酸变异散在分布于基因组的各个编码区,BJC3和HB1与其它EMCV参考毒株全基因组核苷酸序列同源性介于83.6%~99.9%,与CBNU的全基因组核苷酸序列同源性最高,分别为99.9%和99.7%;与EMC-B全基因组核苷酸序列同源性最低,均为83.6%。BJC3和HB1与Mengo病毒全基因组核苷酸序列同源性均为81.3%。BJC3和HB1的VP1核苷酸序列同源性为99.5%,BJC3 VP1核苷酸序列与其它EMCV参考株的同源性介于81.5%~99.5%。BJC3、HB1、BEL-2887A/91和CBNU的VP4、VP2、2B和3B氨基酸序列高度保守,同源性均为100%。BJC3和HB1 VP1蛋白有2个潜在的N-糖基化基序,分别为N<,29>QT和N<,62>GT,VP1是表位最多的区域,预测有9个可能的表位;位于VP3“茎-环”结构处的表位基序T<,17>LPDST和E<,40>YKDFL及VP1的P<,27>ENQTK可能是EMCV的中和表位。基于EMCV完整ORF推导氨基酸序列绘制的系统进化树结果表明,BJC3和HB1在相同的进化分支上,它们与欧洲流行毒株BEL-2887A/91的进化关系较近,可能有共同的起源。
依据BJC3全基因组序列,设计2对引物扩增其5半长cDNA和3半长cDNA,依次连接至低拷贝质粒pWSK29,构建出BJC3全长cDNA克隆(pWSKBJC3/W)。经测序显示,该全长质粒5末端成功引入SP6原核启动子,3末端poly(A)长度22nt,poly(C)长度为25nt。pWSKBJC3/W全长质粒经Not Ⅰ酶切线化、体外转录,得到具有感染性EMCV RNA,经脂质体DMRIE-C转染BHK-21细胞,36h收获培养上清,连续传3代,细胞出现CPE。经RT-PCR和间接免疫荧光鉴定,证实获得具有感染性的恢复病毒,命名rBJC3/SP6。第5代恢复病毒rBJC3/SP6 TCID<,50>达到10<8>/mL。增殖动态分析表明,恢复病毒rBJC3/SP6在BHK21细胞上的增殖与亲本毒株BJC3差异不显著。