豬繁殖與呼吸綜合征病毒抗原表位研究進(jìn)展

陳如敬，周倫江，吳學(xué)敏，車勇良，嚴(yán) 山，王晨燕，王隆柏，劉玉濤，魏 宏

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所 福建省畜禽疫病防治工程技術(shù)研究中心，福建福州 350013)

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文獻(xiàn)綜述

豬繁殖與呼吸綜合征病毒抗原表位研究進(jìn)展

陳如敬，周倫江*，吳學(xué)敏，車勇良，嚴(yán) 山，王晨燕，王隆柏，劉玉濤，魏 宏

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所 福建省畜禽疫病防治工程技術(shù)研究中心，福建福州 350013)

根據(jù)病毒表位與受體細(xì)胞結(jié)合部位的差異可分為B細(xì)胞抗原表位和T細(xì)胞抗原表位。對(duì)豬繁殖與呼吸綜合征病毒(PRRSV)的抗原表位的研究已有大量報(bào)道，論文根據(jù)PRRSV的基因組結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白基因編碼區(qū)特點(diǎn)，對(duì)鑒定的PRRSV相關(guān)抗原表位進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，為進(jìn)一步開發(fā)PRRSV快速鑒別診斷方法和多表位疫苗奠定基礎(chǔ)。

豬繁殖與呼吸綜合征病毒；抗原表位；結(jié)構(gòu)表位

抗原表位(antigen epitope)是指抗原分子表面具有刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細(xì)胞并能被其識(shí)別的免疫活性區(qū)，又稱抗原決定簇(antigenic determinant)。根據(jù)表位與受體細(xì)胞結(jié)合部位的差異，表位可分為B細(xì)胞抗原表位和T細(xì)胞抗原表位；根據(jù)表位結(jié)構(gòu)不同，可分為連續(xù)抗原表位(又稱線性表位，由肽鏈上連續(xù)氨基酸組成，主要是T細(xì)胞表位和部分B細(xì)胞表位)和不連續(xù)抗原表位(又稱構(gòu)象表位，由空間上相近但順序上不連續(xù)的氨基酸組成，僅見B細(xì)胞表位)[1]。豬繁殖與呼吸綜合征(PRRS)是由豬繁殖與呼吸綜合征病毒(PRRSV)引起的，妊娠母豬發(fā)熱、厭食及繁殖障礙(流產(chǎn)、早產(chǎn)、死胎、木乃伊胎)，新生及斷奶仔豬高病死率的呼吸道疾病。根據(jù)血清學(xué)和基因組特征分析，可將PPRSV分為歐洲型(代表株為L(zhǎng)V株)和美洲型(代表株為VR2332株)，兩個(gè)PRRSV型在我國(guó)均有報(bào)道[2]。PRRSV基因組全長(zhǎng)約為15 kb，為單股正鏈RNA病毒，其編碼有9個(gè)主要開放閱讀框(ORFs)，分別為ORF1a、ORF1b、ORF2a、ORF2b、ORF3、ORF4、ORF5、ORF6和ORF7，其中ORF1占基因組全長(zhǎng)的3/4，編碼病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白，ORF2-ORF7編碼病毒的結(jié)構(gòu)蛋白[3-4]。本文根據(jù)PRRSV結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白上抗原表位進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，為開發(fā)PRRSV快速鑒別檢測(cè)方法和基因工程表位疫苗奠定基礎(chǔ)。

1 非結(jié)構(gòu)蛋白

ORF1靠近PRRSV基因組的5′端，為PRRSV最大的編碼框，編碼PRRSV的非結(jié)構(gòu)蛋白。ORF1經(jīng)不同的切割可形成ORF1和ORF2，其中ORF1翻譯后形成pp1a多聚蛋白，ORF1b通過核糖體移碼(ribosomal frameshift)翻譯形成pp1b多聚蛋白。pp1a和pp1b多聚蛋白與PRRSV的復(fù)制密切相關(guān)，其通過自我剪切(self splicing)可形成多種非結(jié)構(gòu)蛋白，如NSP1α、NSP1β、NSP2-NSP6、NSP7α、NSP7β、NSP8-NSP12及NSP2TF等。Song Y等[5]對(duì)PPRSV的NSP1鑒定出3個(gè)表位(表位aa54-59、表位aa157-163和表位aa185-232)，其中表位aa54-59和表位aa185-232在北美型PRRSV中較為保守，但和歐洲型PRRSV差異較大；表位aa157-163高度保守，僅歐洲型PRRSV存在單個(gè)氨基酸變異(L162→S162)。進(jìn)一步的B細(xì)胞表位定位發(fā)現(xiàn)，表位aa54-59和表位aa157-163為線性表位，aa185-232為不連續(xù)表位。

2 結(jié)構(gòu)蛋白

ORF2-ORF7為編碼PRRSV的結(jié)構(gòu)蛋白，分別編碼PRRSV的GP2(ORF2)、GP3(ORF3)、GP4(ORF4)、GP5(ORF5，也稱E蛋白)、GP6(ORF6，也稱囊膜蛋白M)和GP7(ORF7，也稱核衣殼蛋白N)。其中關(guān)于PRRSV的表位研究較多的蛋白為E蛋白、M蛋白和N蛋白。

2.1 N蛋白

PRRSV的N蛋白為非糖基化蛋白，與PPRSV的細(xì)胞入侵密切相關(guān)，豬在感染PRRSV后會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的針對(duì)N蛋白的免疫應(yīng)答。研究發(fā)現(xiàn)，美洲型PRRSV的存在多個(gè)表位，主要有線性表位(aa4-33、aa30-52和aa69-112)和非線性表位(aa52-69和aa112-123)。歐洲型PRRSV主要存在線性表位(aa2-12、aa25-30和aa40-46)和非線性表位(aa51-67和aa80-90)，其中aa25-30為歐洲型和美洲型PRRSV的通用表位，在歐洲型和美洲型PRRSV中高度保守[6-8]。

2.2 E蛋白

E蛋白是PRRSV中變異頻次最高的蛋白，含有PRRSV的中和表位，為PRRSV病毒GP5基因編碼。對(duì)PRRSV的研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的中和表位都是針對(duì)該蛋白[9]。但需要指出的是，表達(dá)PPRSV的E蛋白免疫豬群僅產(chǎn)生針對(duì)PRRSV的中和抗體[10]。針對(duì)E蛋白的中和表位主要位于蛋白的胞外區(qū)(aa37-52)，雖然該表位在PRRSV分離株中極保守，但該區(qū)域并非PRRSV的優(yōu)勢(shì)免疫區(qū)，在高致病性PRRSV的研究發(fā)現(xiàn)，該處表位并不能中和高致病性PRRSV血清抗體[11-12]。美洲型PRRSV存在3個(gè)線性表位(aa27-30、aa37-45和aa170-201)，其中aa37-45為中和表位[13]。Rodriguez M J等[14]發(fā)現(xiàn)歐洲型PRRSV存在3個(gè)線性表位(aa38-54、aa130-170和aa170-201)，其中aa38-54為中和表位，且認(rèn)為在aa38位之前不存在歐洲型PRRSV的中和表位，在歐洲型PRRSV線性表位aa170-201的aa190-201可作為美洲型和歐洲型PRRSV的共同診斷抗原候選區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，美洲型PRRSV aa30-39存在中和表位[15]。美洲型和歐洲型PRRSV在該蛋白除存在共同的線性表位外，還有型獨(dú)特性表位，可應(yīng)用于鑒別診斷研究[16]。此外，E蛋白存在一個(gè)優(yōu)勢(shì)免疫區(qū)表位(aa27-30)，但該表位不是中和表位，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)PRRSV感染后先產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)免疫區(qū)表位(aa27-30)抗體后，在可以識(shí)別中和表位(aa37-52)。研究發(fā)現(xiàn)，在E蛋白(aa119-127和aa151-159)存在PRRSV的T細(xì)胞表位[17]。

2.3 M蛋白

M蛋白是非糖基化的結(jié)構(gòu)蛋白，在動(dòng)脈炎病毒屬病毒中最保守。研究發(fā)現(xiàn)，PRRSV M蛋白具有增強(qiáng)E蛋白產(chǎn)生中和抗體和細(xì)胞免疫的能力[18]。發(fā)現(xiàn)美洲型PRRSV M蛋白的抗原表位位于胞內(nèi)區(qū)aa151-165和aa161-174，即aa161-165該蛋白的抗原表位[19]。Wang Q等[20]發(fā)現(xiàn)，美洲型PPRSV存在高度保守B細(xì)胞型特異性線性表位位于aa3-6和aa153-165。

2.4 其他結(jié)構(gòu)蛋白

GP2-GP4蛋白在成熟的PRRS病毒顆粒中相對(duì)較少，也稱為病毒的次要蛋白(minor enveloped protein)，該類蛋白在PRRSV感染和中和抗體的產(chǎn)生中具有重要作用。宋艷華等[21]利用酶聯(lián)免疫斑點(diǎn)測(cè)定法(enzyme-linked immunospot assay，ELISPOT)發(fā)現(xiàn)，GP3蛋白的存在美洲型PRRSV高度保守的T細(xì)胞表位aa106-114。陶冶等[22]利用噬菌體展示技術(shù)檢出GP3蛋白的一個(gè)線性表位(ATPLSSTTWLWR)。Zhou等[23]研究發(fā)現(xiàn)GP3蛋白存在2個(gè)最小的抗原表位(aa67-74和aa74-85)。研究發(fā)現(xiàn)，PRRSV的GP4蛋白具有中和抗體活性，位于胞外親水區(qū)aa59-67，該表位可作為美洲型PRRSV的一個(gè)中和表位。袁慶等[24]篩選出兩個(gè)PRRSV GP4蛋白的線性抗原表位(aa84-95)和(aa112-123)。

3 結(jié)語

PRRS在臨床上主要使用滅活疫苗和弱毒疫苗進(jìn)行免疫，但存在滅活疫苗對(duì)PRRSV的變異株無法提供有效保護(hù)，尤其是針對(duì)高致病性PRRSV。研究發(fā)現(xiàn)，PRRSV毒株變異較快，易發(fā)生基因重組現(xiàn)象，可導(dǎo)致豬群長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)性PPRSV感染。而開展PPRSV的多表位疫苗研究則可有效解決上述問題，通過對(duì)PRRSV不同蛋白鑒定出的不同抗原表位，利用分子計(jì)算技術(shù)對(duì)其進(jìn)行模擬優(yōu)化，研制出針對(duì)多種致病型PRRSV通用疫苗，甚至還可以將不同類型傳染病的抗原表位(尤其是具有中和活性的抗原表位)進(jìn)行優(yōu)化后構(gòu)建多表位多聯(lián)疫苗。該類疫苗可被多種遺傳背景的MHC分子識(shí)別并結(jié)合，可高效遞呈抗原，且在誘導(dǎo)細(xì)胞特異性免疫上具有優(yōu)勢(shì)[25-27]。相信隨著對(duì)多表位及其疫苗研究的不斷深入，該技術(shù)在病毒疫苗學(xué)研究中的價(jià)值將不斷凸顯。

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Progress on Antigen Epitopes of PRRSV

CHEN Ru-jing, ZHOU LUN-jiang, WU Xue-min, CHE Yong-liang, YAN Shan, WANG Chen-yan,WANG Long-bai, LIU Yu-tao, WEI Hong

(InstituteofAnimalHusbandryandVeterinaryMedicine,FujianAcademyofAgriculturalScience，F(xiàn)ujianAnimalDiseaseControlTechnologyDevelopmentCenter,Fuzhou,Fujian, 350013,China)

Based on the difference of the binding site of the receptor cells, the antigen epitopes can be divided into B cell and T cell epitopes.In the paper, we made a mini-review for the PRRSV antigen epitopes identified before, based on the genomic characteristics of porcine reproductive and respiratory syndrome virus, which lays good foundation for developing differential diagnosing methods and multi-epitopes vaccines of porcine reproductive and respiratory syndrome virus.

Porcine reproductive and respiratory syndrome virus; antigen epitope; structural protein

2016-05-17

福建省公益類科研專項(xiàng)(2014R1023-16;2014R1023-13)

陳如敬(1984-)，男，福建連江人，碩士，助理研究員，主要從事動(dòng)物傳染病研究。*通訊作者

S852.659.6

A

1007-5038(2016)11-0091-03