鸭甲型肝炎病毒(1型和3型)遗传进化分析及重组VP1蛋白病毒样颗粒制备

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鸭病毒性肝炎(Duck Viral Hepatitis,DVH)是主要由鸭甲型肝炎病毒(Duck Hepatits A Virus,DHAV)引起的一种急性、高度致死性传染病,给养鸭业带来巨大的经济损失。我国主要流行基因型为DHAV-1和DHAV-3。目前,DVH防控领域存在疫苗株培养困难,抗原滴度低等问题,临床应用上疫苗免疫保护和抗体应用不佳现象也常有发生。因此,亟需对目前临床流行毒株进行进化分析,明确其流行毒株的分子特征及变异情况,在此基础上利用基因工程技术制备重组VP1蛋白病毒样颗粒,探讨高效抗原制备方法用于新型疫苗研究。本研究对2006年以来收集的来自山东、江苏、安徽、四川、河北、广东省的33份疑似鸭肝炎病料进行了分离鉴定,分别选取了一株DHAV-1型和DHAV-3型毒株进行全基因组测序,同时结合Gen Bank数据库的DHAV-1型和DHAV-3型全基因序列分别构建数据集,通过Tree Time软件判定时间信号,通过边际似然估计(Marginal Likelihood Estimation,MLE)判定DHAV-1型和DHAV-3型的最佳模型,并分别进行贝叶斯进化分析,构建了最大可信分支(Maximum Clade Credibility,MCC)系统发育树以期比较两基因型差异;对分离毒株vp1基因进行扩增测序,与Gen Bank数据库的DHAV-1型和DHAV-3型vp1基因序列分别构建数据集,统计分析DHAV-1型和DHAV-3型的流行趋势。通过BEAST v1.10分析时空演化、进化速率的差异,通过PAML分析DHAV-1型和DHAV-3型的vp1进化选择。根据遗传进化分析,在流行分支中选取一株与各基因型相适应的流行毒株作为免疫抗原,构建DHAV-1型和DHAV-3型重组VP1蛋白病毒样颗粒,以期为后续研制新型疫苗奠定基础。结果表明:1)33份疑似病料中共分离得到26株DHAV毒株,其中9株为DHAV-1型毒株,17株为DHAV-3型毒株。Tree Time判定DHAV-1型和DHAV-3型均具有时间信号,MLE评估DHAV-1型的最佳核苷酸替换模型、分子钟模型和溯祖模型分别为TN+F+Γ4、Uncorrelated relaxed(Exponential)和GMRF Bayesian skyride;DHAV-3型的最佳核苷酸替换模型、分子钟模型和溯祖模型分别为TN+F+Γ4、Uncorrelated relaxed(lognormal)和GMRF Bayesian skyride。全基因组MCC树表明,DHAV-1型和DHAV-3型进化类型不同,有较大差异。二者独立存在,独立进化。2)对vp1数据集统计分析发现,2012年DHAV-3型代替DHAV-1型,成为优势流行毒株。对vp1基因进行分子演化分析,结果发现DHAV-1型和DHAV-3型的最早共同祖先和进化速率。DHAV-1型分布在Clade 1.3.1和Clade 1.3.2,DHAV-3型分布在Clade 3.4。DHAV-1型毒株(1910)的进化时间远早于DHAV-3型(1993)。此外,DHAV-3型经受进化正选择,以适应性进化为主,DHAV-1型以进化负选择为主要进化特征。并且DHAV-3型进化速率显著高于DHAV-1型,DHAV-1型的进化速率为4.890×10-4/位点/年95%HPD[3.072×10-4,6.830×10-4],DHAV-3型的进化速率为2.125×10-3/位点/年95%HPD[1.686×10-3,2.567×10-3],可能是其成为优势流行株的主要原因。PAML判定了DHAV-1型和DHAV-3型的vp1进化选择位点,针对DHAV-1型,第49(S)、181(L)、183(Q)、184(G)、187(*)、193(N)以及219(Y)位氨基酸位点受到正选择作用,针对DHAV-3型,第49(S)、185(Q)、186(L)、188(N)、189(I)、196(N)以及207(K)位点存在正选择作用。3)利用重组杆状病毒表达系统,将DHAV-1型和DHAV-3型vp1基因构建表达载体p Fast Bac-Dual,通过同源重组构建重组杆状病毒质粒Bacmid-dvp1。将重组质粒Bacmid-dvp1转染昆虫细胞Sf9后3~5天产生明显的致细胞病变效应,结合Western Blotting检测及电镜观察,结果表明DHAV-1型和DHAV-3型重组VP1蛋白病毒样颗粒初步自组装成功。综上,本研究在基因水平上阐明了当前我国主要养鸭地区DHAV流行毒株的遗传演化特征,并构建了DHAV-1型和DHAV-3型重组VP1蛋白病毒样颗粒。在探索一种新型鸭病毒性肝炎疫苗高效抗原制备技术的同时,也为预防控制DHAV提供了一定的科学理论依据。
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