反向遗传学技术及其在FMDV研究中的应用

反向遗传技术是一种新兴的分子生物学技术,已广泛应用于生命科学研究的各个领域。综述反向遗传技术研究进展,并讨论该技术在口蹄疫病毒研究中的应用。     

同源重组法制备口蹄疫病毒多基因重组腺病毒

通过细菌内同源重组的方法成功构建了含有O型口蹄疫病毒P1—2A和3C蛋白酶基因和3D基因的重组腺病毒表达载体。首先将P1—2A、3C和3D基因亚克隆连接到穿梭质粒pShuttle—CMV上,再将重组穿梭质粒用PmeI线性化后电转化携带有腺病毒骨架载体pAdeasy—1的大肠杆菌BJ5183感受态菌,经细菌内同源重组产生pAdcmv—p12x3c和pAdcmy—p12x3cd重组腺病毒质粒,经序列测定证实目的基因已正确的插入到腺病毒骨架载体中。重组腺病毒质粒经PacI线性化后转染HEK293细胞,转染1w内细胞出现典型病变。取转染细胞裂解液上清连续传代至第4代时,细胞于24～48h内即病变完全,收取接毒后24h细胞进行。PCR和RT—PCR检测,表明目的基因已整合到腺病毒基因组内,且在mRNA水平上有表达。取第4、6、8和10代病毒,用蛋白酶K处理后可扩增出目的基因,证明此重组病毒可稳定存在。本研究为FMDV腺病毒活载体疫苗的研究奠定了基础。     

口蹄疫病毒基因组内部核糖体进入位点一级和二级结构分析

以口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus,FMDV)强毒China/99株牛舌水泡皮为材料,用RT-PCR法提取RNA及扩增目的cDNA,然后与pGEM-T Easy载体连接并转化JM109菌株,再经重组质粒电泳、PCR和EcoRI酶切鉴定.用DNAstar软件比较了内部核糖体进入位点(IRES)的序列差异,并用RNAdraw软件绘制和分析了该区段的二级结构.8株FMDV IRES核苷酸序列比较表明该区段较为保守,并对非保守区域进行了分析.二级结构分析表明,FMDV IRES至少有3种二级结构图形:第一型有5个结构域,与Pilipenko等报道的一致;第二和三型分别有6和11个结构域,与Pilipenko等报道的结果不同.无论FMDV IRES二级结构如何不同,但单链区大部分核苷酸序列或基序相同,如AACUCC、GAAA、CUUU、AGG、AACC、GUAA等.茎环柄部核苷酸对维持二级结构的空间构像具有十分重要的作用,环中或单链区序列(基序)在维持其功能方面具有很重要的作用,如GAAA和CUUU基序分别是三级结构的组件和嘧啶区结合蛋白的结合位点.     

含RGD受体结合位点口蹄疫病毒Asia1/JS/China/2005株的拯救及初步鉴定

摘要：【目的】构建含有RGD受体结合位点口蹄疫病毒（FMDV）Asia1/JS/China/2005株的全长感染性cDNA克隆。【方法】采用定点突变方法,构建Asia1型FMDV含有预期突变的全长cDNA克隆pFMDV-RGD。pFMDV-RGD重组质粒经NotI线化后,与表达T7 RNA聚合酶的真核质粒pcDNAT7P共转染BHK-21细胞,进行FMDV-RGD病毒拯救。【结果】序列测定结果表明成功构建了FMDV含有RGD受体位点的Asia1/JS/China/2005全长cDNA克隆。共转染实验获得拯救病毒,对拯救的病毒分别进行序列测定、间接免疫荧光、电子显微镜观察和乳鼠致病性分析,表明成功拯救了含有RGD受体结合位点的Asia1/JS/China/2005株FMDV。【结论】该实验为进一步研究含有RGD和RDD受体结合位点2个拯救病毒生物学特性的差异奠定了基础。     

口蹄疫病毒多基因重组质粒在BHK-21细胞中的表达

利用定点突变的原理,获得包含有口蹄疫病毒P1,2A,3C及部分2B编码区的目的基因片段,KpnⅠ和XbaⅠ双酶切后,定向克隆于真核表达质粒载体pcDNA3.1（+）,经筛选、鉴定及DNA序列分析后,将重组质粒pcDNA3.1/P12X3C转染BHK-21细胞,通过双抗体夹心ELISA方法和间接免疫荧光标记方法,检测细胞中表达的口蹄疫病毒抗原。结果表明,口蹄疫病毒基因片段正确克隆到真核表达质粒载体上,重组质粒pcDNA3.1/P12X3C可在BHK-21细胞中表达FMDV目的蛋白。     

口蹄疫病毒China/99基因组RNA序列测定及比较分析

测定了1999年我国口蹄疫流行毒株(China/99, Tibet)基因组全序列, China/99基因组RNA全长8173个核苷酸(nt), 开放阅读框含盖6999 nt, 编码2332个氨基酸的聚合蛋白. 5′和3′非翻译区(UTR)分别长1081和93 nt. China/99与12株参考株基因组序列比较发现: China/99与英国2001年流行毒、海南和西藏1999年流行毒1d基因的序列同源性高达97%以上, 均属泛亚毒株; 在牛和猪FMDV的功能未知区、p2和p3区存在较为显著的核苷酸序列差异, 3a基因最为显著; l, 1a, 1b, 2a, 2c, 3b和3d基因没有核苷酸缺失或插入现象, 属于病毒必需基因; 口蹄疫病毒S片段、功能未知区和内部核糖体进入位点(IRES)二级结构均可分为3种类型. S片段和3′UTR折叠成一个三叶草类似结构.     

型内嵌合口蹄疫病毒全长感染性cDNA克隆的构建

【目的】近年来,O型口蹄疫的不断暴发严重危害了我国畜牧业的发展,其病原——O型口蹄疫病毒已演化出3种谱系:中国型猪毒系、泛亚系和缅甸98系。其中中国型猪毒系病毒高度嗜猪,对养猪业危害最大。目前应用的疫苗已不能有效保护中国型猪毒系变异株的流行,这给我国猪口蹄疫的防控带来了极大的困难。为了进一步发展免疫原性好、抗原谱广的猪O型口蹄疫疫苗候选株,本研究以O/HN/93现用疫苗毒株的感染性克隆为骨架,用流行的新猪毒系病毒的部分VP3和VP1基因(主要是替换VP1蛋白上的B-C环和G-H环)替换疫苗毒株的相应部分,构建了嵌合的FMDV全长cDNA克隆。【方法】线化的嵌合全长质粒和表达T7 RNA聚合酶的真核质粒pcDNAT7P共转染BHK-21细胞,体内转录拯救嵌合病毒。【结果】嵌合全长质粒转染BHK-21细胞36h后,出现明显的FMDV致细胞病变效应。对收获的病毒分别用RT-PCR、间接免疫荧光、电子显微镜观察结果证实成功拯救到嵌合的FMDV。拯救的病毒乳鼠致病性试验结果表明该拯救病毒对乳鼠的致病力减弱。该嵌合病毒的成功拯救为研制口蹄疫新型疫苗等奠定了基础。     

口蹄疫病毒A／AKT／58株基因组全长感染性cDNA克隆的体内拯救

构建了两种口蹄疫病毒（foot-and-mouth disease virus,FMDV）基因组全长cDNA克隆DTA／FMDV和pCA／FMDV,利用体外转录和体内转录方法制备感染性病毒,并对其抗原性,乳鼠毒力（LD50）和病毒生长动力学等生物学特性进行了分析。为了鉴别野毒与重组病毒,利用融合PCR技术在两种全长cDNA基因组内分别引入了几个点突变（pTA／FMDV;T1029G,pCA／FMDV：A174G,A308G,T1029G）作为遗传标记。结果表明,两种重组病毒对3日龄乳鼠均表现致病性。但是由pTA／FMDV合成的感染性体外转录本RNA的毒力较弱（10^-6）;而与pCT7RNAP质粒共转染的pCA／FMDV体内拯救病毒的毒力较强（10^-7.5）,并在BHK-21细胞上表现出与野毒相似的生长特性。这一结果表明,在FMDV的拯救过程中,以pCT7RNAP为基础的体内拯救系统相比体外转录方法更为简便、实用。该系统为利用反向遗传操作技术深入研究FMDV的分子致病机制及其准种特性等奠定了良好的基础。     

VP3 G–H环中氨基酸突变对O型口蹄疫病毒生物学特性的影响

【目的】为了研究O型口蹄疫病毒VP3G–H环中氨基酸突变对其生物学特性的影响。【方法】借助口蹄疫病毒反向遗传操作技术平台拯救出2株定点突变体rHN~(V3174Y)和rHN~(D3173N+V3174E+N3179C)。进行蚀斑形成试验、一步生长曲线的绘制、TCID_(50)和LD_(50)的测定、间接免疫荧光与激光共聚焦显微镜检测。【结果】结果显示,与骨架病毒rHN相比,虽然rHN~(V3174Y)和rHN~(D3173N+V3174E+N3179C)对BHK-21细胞的感染性及其蚀斑表型和复制动力学无显著性差异;但rHN~(V3174Y)和rHN~(D3173N+V3174E+N3179C)对乳鼠的致病力明显减弱,且均获得了小窝蛋白介导侵染CHO-K1细胞的能力。【结论】VP3上第3174位特征性氨基酸突变影响O型口蹄疫病毒感染宿主细胞的毒力及其内吞作用路径,这有助于我们认知VP3 G–H环在口蹄疫病毒粒子立体空间构象中潜在的作用。     

口蹄疫病毒多基因重组质粒的体外表达及衣壳组装

PCR扩增获得包含口蹄疫病毒P1、2A、3C、3D及部分2B编码区的目的基因片段P12X3C3D,将P12X3C3D经AflⅡ和XbaⅠ双酶切后,定向克隆于真核表达质粒载体pcDNA3.1( );另将PCR扩增获得的P12X3C3D直接与真核表达质粒载体pTARGET^TM连接,进行筛选、鉴定及DNA序列分析,分别获得重组质粒pcDNA3．1／P12X3C3D、pTARGET／P12X3C3D。将重组质粒分别转染BHK-21细胞,通过双抗体夹心ELISA方法和间接免疫荧光标记方法检测细胞中表达的口蹄疫病毒抗原,用磷钨酸负染,以电子显微镜观察转染重组质粒的细胞中组装的口蹄疫病毒空衣壳。结果表明,口蹄疫病毒基因组片段正确克隆到真核表达质粒载体上,重组质粒pcDNA3．1／P12X3C3D、pTARGET／P12X3C3D均可在BHK-21细胞中表达FMDV目的蛋白。其中重组质粒pTARGET／P12X3C3D表达的口蹄疫病毒抗原蛋白,能够在细胞内正确组装成病毒空衣壳。