HA基因322位和329位氨基酸对H5N1亚型禽流感病毒毒力的影响

A/mallard/Huadong/S/2005(S,IVPI=2.65)和A/mallard/Huadong/Y/2003(Y,IVPI=O),是对麻鸭具有不同致病力的病毒.两病毒的HA裂解位点区有2个氨基酸差异,S病毒在HA裂解位点区322是Leu(L322),329位缺失(-329),而Y病毒322位是Gin(Q 322),329位是Lys(K329).根据这两个位点的差异,利用反向遗传系统,以S和Y病毒各自为骨架,拯救HA基因突变病毒,检测获救的突变病毒对麻鸭的毒力.可以得知,以S病毒为骨架,将S病毒HA基因322位Leu替换为Gln和(或)在329位添加Lys,以及用Y病毒的HA(Q322L,K329-)替换S病毒HA,获救的重组病毒对麻鸭亦完全无致病力;但以Y病毒为骨架,将Y病毒HA基因322位Gln替换为Leu和(或)在329位缺失Lys后,Y重组病毒对麻鸭的毒力上升.结果提示,S和Y病毒HA基因裂解位点区322和329氨基酸残基突变或缺失均影响病毒对麻鸭的致病力,且HA基因与其它基因的匹配性显著影响病毒对麻鸭的致病力.     

H3亚型鸭源流感病毒聚合酶PB1基因的序列分析

目的阐明H3亚型鸭流感病毒与其他亚型流感病毒的关系。方法对活禽市场分离的3株H3N8亚型鸭源流感病毒聚合酶PB1基因进行了序列分析。结果3株鸭源H3N8流感病毒聚合酶PB1基因核苷酸同源性为99.9%,与H9N2亚型流感病毒(DK/ST/2143/00)的同源性为96.31%~96.44%,而与H3N8亚型鸭流感病毒(Mal/Alberta/279/98)为88.65%~88.79%。系统进化树分析表明,本实验中的3株病毒属于相同的分支,且与A/duck/Hong Kong/Y439为代表的H9N2亚型禽流感病毒位于一进化分支,说明三株H3N8亚型流感病毒重排了H9N2亚型禽流感病毒的基因片段。结论不同亚型禽流感病毒在贮存宿主体内的重排以及重排病毒的新特点如鸭H3N8亚型流感病毒对禽的致病性,应当引起我们的高度重视。     

置换HN基因对新城疫病毒LaSota株致病力的影响

[目的]新城疫病毒的血凝素.神经氨酸酶(HN)和融合蛋白(F)在病毒装配、出芽、释放及侵入宿主细胞的过程中发挥关键作用,但HN对病毒致病力的影响程度尚不完全清楚.[方法]为探讨这一问题,本研究以中等毒力毒株Mukteswar的HN基因替换我国广泛应用的LaSota疫苗株HN基因,通过反向遗传操作技术拯救出嵌合病毒(rL-MuHN).[结果]rL-MuHN红细胞吸附能力较亲本株rLaSota无显著升高,具有相似的细胞融合活性;嵌合病毒ICPI由rLaSota株的0.36降为0,MDT≥90,IVPI=0与rLaSota株相同,保持典型低致病力缓发型特点不变.进一步以Mukteswar株F基因替换rL-MuHN的F基因,拯救出F和HN双基因替换嵌合病毒rL-MuFHN,尽管该病毒的细胞融合能力显著提高,但其MDT、ICPI和IVPI分别为98 h,0.59和0,显示F和HN双基因替换仍未能使嵌合新城疫病毒rL-MuFHN的致病力达到中等毒力毒株Mukteswar(MDT、ICPI及IVPI分别为46 h、1.32和0.64)的水平.[结论]试验结果表明,F及HN囊膜蛋白基因之外的病毒基因组骨架背景对病毒的致病性同样具有重要的决定性意义,不同HN蛋白对嵌合病毒的致病能力的影响不同,与供体毒株毒力无关;以流行野毒株HN替代rLaSota疫苗株构建抗原针对性更强的弱毒疫苗株存在技术可行性.     

中国“人-猪-禽”基因重排H1N2亚型猪流感病毒全基因克隆及遗传进化的研究

[目的]为了研究2006年从广西病猪肺组织中分离的H1N2亚型猪流感病毒(SIV)A/Swine/Guangxi/13/2006(H1N2)(Sw/Gx/13/06)的遗传学特性和8个基因的来源.[方法]运用RT PCR方法对其全基因进行了克隆并运用分子生物学软件对其基因序列进行了遗传进化分析.[结果]血凝素(HA)、核蛋白(NP)、基质蛋白(M)和非结构蛋白(NS)基因来源于猪古典H1N1亚型流感病毒;神经氨酸酶(NA)和聚合酶蛋白(PB1)基因来源于人的H3N2亚型流感病毒;聚合酶蛋白(PA)和聚合酶蛋白(PB2)基因来自于禽流感病毒.[结论]可见Sw/GX/13/06是一株"人-猪-禽"三源基因重排H1N2亚型SIV且与美国(1999-2001年)和韩国(2002年)分离到该型病毒的有明显的亲缘关系.据我们所知,这是中国首次报道含有禽流感病毒基因片段的重排H1N2 SIV,该病毒是否对养猪业和人类公共卫生健康具有潜在的威胁,有待于进一步研究.     

出血性大肠杆菌O157基因缺失疫苗株的构建及其免疫

出血性大肠杆菌O157感染是重要的新发食物源性传染病,主要致病特征之一是能引起人肠上皮细胞特征性的A/E损伤,A/E损伤主要是由LEE致病岛所编码的毒力因子所引起,ler是LEE致病岛毒力基因群的中心调节基因,对LEE致病岛所编码的毒力因子有正调控作用。O157:H7另一个毒力因子是由整合到染色体上的原噬菌体编码的Stx毒素。以O157:H786-24为始发菌株,利用自杀性质粒pCVD442和同源重组的原理构建了O157:H7的ler基因缺失突变菌株(缺失了ler基因中第73-351位的碱基,共279bp),并利用噬菌体消除技术筛选到消除了编码Stx的原噬菌体DNA的菌株,构建出了O157:H7ler/stx基因缺失突变弱毒菌株,并对该菌株的Vero细胞毒性、小鼠模型的安全性以及乳鼠的被动免疫保护作用进行了研究。结果表明,O157:H7ler/stx基因缺失突变菌株丧失了对Vero细胞的毒性作用,并丧失了对实验小鼠的致病性,具有良好的安全性。乳鼠被动免疫保护性实验表明,用该菌株免疫母鼠后,乳鼠通过吸吮母乳可以获得良好的被动免疫保护作用。因此本研究所构建的O157:H7ler/stx基因缺失突变弱毒菌株可作为预防EHEC O157:H7感染的疫苗候选株,为最终研究制出O157的基因工程菌苗奠定基础。     

PB2 E627K对A/H6N1亚型禽流感病毒致病性的影响分析

目的利用A/H6N1亚型禽流感病毒的反向遗传平台,评估PB2 E627K对A/H6N1亚型禽流感病毒的致病性,探究A/H6N1流感病毒的致病性分子基础。方法通过A/H6N1亚型禽流感病毒A/Mallard/San-Jiang/275/2007株反向遗传操作系统和点突变技术拯救病毒rA/H6N1和PB2 E627K位点发生突变的rA/H6N1-627,两株拯救病毒分别以101EID50～106EID50的攻毒剂量人工感染BALB/c小鼠,通过体重变化、死亡率、病毒滴定等方面进行致病性分析。结果成功构建A/H6N1亚型禽流感病毒的反向遗传平台,rA/H6N1的8个基因片段完全源于A/H6N1的基因组,核苷酸序列及生物学特性与A/H6N1完全一致。rA/H6N1能够人工感染BALB/c小鼠,但不致死,对BALB/c小鼠呈现低致病性(MLD50>106.5EID50),病毒在小鼠体内的分布情况及各个脏器中的病毒滴度与A/H6N1保持一致;rA/H6N1-627能感染小鼠,引起小鼠体重下降,但不能引起所有106EID50组小鼠死亡,病毒能在小鼠的肺脏和脑部进行增殖。结论实验结果表明,在H5N1禽流感中发挥重要作用的PB2-E627K位点并非A/H6N1流感病毒的毒力决定因子。A/H6N1流感病毒致病性的分子基础还有待继续研究,该反向遗传操作系统和点突变技术的建立为研究该亚型流感病毒致病机制、传播机制及病毒基因功能奠定了基础,同时也为A/H6N1亚型禽流感病毒新型疫苗的研制开辟了新途径。     

用反向遗传操作技术产生致弱的H5亚型重组流感病毒

选择一株鹅源H5N1亚型禽流感病毒 (AIV) ,缺失其HA基因裂解序列的 4个碱性氨基酸、使HA裂解模式由高致病性的PQRERRRKKR↓GL突变为低致病性的PQRESR↓GL ,将修饰的HA基因克隆入转录 表达载体pHW2 0 0 0、构建质粒pHW5 2 4_HA ,将该毒株和H9N2亚型毒株的NA全基因分别克隆入pHW2 0 0 0 ,构建质粒pHW5 0 6_NA和pHW2 0 6_NA。将pHW5 2 4_HA与pHW5 0 6_NA或pHW2 0 6_NA组合、均用A WSN 33(H1N1)提供 6个内部基因 ,两个组合的 8个质粒分别共转染COS_1细胞 ,产生了H5N1和H5N2两个亚型的基因重排病毒。通过在鸡胚中的连续传代和适应 ,2个重组病毒血凝价上升到 1∶2 9、表面基因稳定、对 6周龄SPF鸡不表现致病性 ,H5N2重组病毒对鸡胚的毒力低于H5N1病毒。这种尝试证明反向遗传操作技术是研究AIV致病性和构建疫苗候选株的有用工具     

出血性大肠杆菌O157基因缺失疫苗株的构建及其免疫

出血性大肠杆菌O157感染是重要的新发食物源性传染病,主要致病特征之一是能引起人肠上皮细胞特征性的A/E损伤,A/E损伤主要是由LEE致病岛所编码的毒力因子所引起,ler是LEE致病岛毒力基因群的中心调节基因,对LEE致病岛所编码的毒力因子有正调控作用。O157:H7另一个毒力因子是由整合到染色体上的原噬菌体编码的Stx毒素。以O157:H7 86-24为始发菌株,利用自杀性质粒pCVD442和同源重组的原理构建了O157:H7的ler基因缺失突变菌株（缺失了ler基因中第73-351位的碱基,共279bp）,并利用噬菌体消除技术筛选到消除了编码Stx的原噬菌体DNA的菌株,构建出了O157:H7 ler/stx基因缺失突变弱毒菌株,并对该菌株的Vero细胞毒性、小鼠模型的安全性以及乳鼠的被动免疫保护作用进行了研究。结果表明,O157:H7 ler/stx基因缺失突变菌株丧失了对Vero细胞的毒性作用,并丧失了对实验小鼠的致病性,具有良好的安全性。乳鼠被动免疫保护性实验表明,用该菌株免疫母鼠后,乳鼠通过吸吮母乳可以获得良好的被动免疫保护作用。因此本研究所构建的O157:H7 ler/stx基因缺失突变弱毒菌株可作为预防EHEC O157:H7感染的疫苗候选株,为最终研究制出O157的基因工程菌苗奠定基础。     

H9N2亚型禽流感病毒基因组的遗传进化分析

2009～2011年从江苏省、湖北省和安徽省等地来源于鸡、鸭、鹌鹑和鸽子的样品中分离鉴定出16株H9N2亚型禽流感病毒。通过反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)扩增出分离株的全基因片段,并对其进行测序及遗传进化分析。序列分析显示,16株病毒HA基因裂解位点氨基酸序列为P-S-R/K-S-S-R,符合低致病性禽流感的分子特征;226位均为L,具有与哺乳动物唾液酸α,2-6受体结合的特性。M2基因均出现了对金刚烷胺产生耐药性的N31S突变。不同宿主来源的H9亚型AIV的主要分子特征一致。全基因遗传进化分析表明16株H9N2亚型禽流感病毒全基因发生了3配体重组,即以F98亚系AIV为骨架,HA来源于Y280亚系,PB2和M基因来源于G1亚系,形成了2种新的基因型。因此,要加强对H9N2亚型禽流感病毒的监测,密切关注它的重组趋势。     

用反向遗传技术致弱基因VIId型鹅源新城疫病毒ZJI株

将新城疫病毒ZJI株基因组cDNA全长分成7个片段,依次连接并克隆至TVT7R转录载体中,构建了含ZJI株全基因组cDNA的转录载体(pNDV/ZJI),pNDV/ZJI与3个辅助表达质粒pCI-NP、pCI-P和pCI-L共转染BSR-T7/5细胞,成功拯救出了具有感染性的新城疫病毒粒子。设计两对引物,经overlapPCR方法将该毒株F蛋白裂解位点的112、115和117位碱性氨基酸突变成弱毒株特征的非碱性氨基酸后,替换pNDV/ZJI上的对应序列,构建了转录载体pNDV/ZJIFM,将pNDV/ZJIFM与3个辅助表达质粒共转染BSR-T7/5细胞,成功拯救出了致弱的基因VIId型鹅源新城疫病毒NDV/ZJIFM,获救病毒的鸡胚最小致死剂量平均死亡时间(MDT)大于120h,同时该病毒的脑内接种致病指数(ICPI)为0.16,上述结果表明,获救病毒的毒力已被致弱,是一个较为理想的疫苗候选株。     

Molecular changes in the polymerase genes (PA and PB1) associated with high pathogenicity of H5N1 influenza virus in mallard ducks

The highly pathogenic (HP) influenza viruses H5 and H7 are usually nonpathogenic in mallard ducks. However, the currently circulating HP H5N1 viruses acquired a different phenotype and are able to cause mortality in mallards. To establish the molecular basis of this phenotype, we cloned the human A/Vietnam/1203/04 (H5N1) influenza virus isolate that is highly pathogenic in ferrets, mice, and mallards and found it to be a heterogeneous mixture. Large-plaque isolates were highly pathogenic to ducks, mice, and ferrets, whereas small-plaque isolates were nonpathogenic in these species. Sequence analysis of the entire genome revealed that the small-plaque and the large-plaque isolates differed in the coding of five amino acids. There were two differences in the hemagglutinin (HA) gene (K52T and A544V), one in the PA gene (T515A), and two in the PB1 gene (K207R and Y436H). We inserted the amino acid changes into the wild-type reverse genetic virus construct to assess their effects on pathogenicity in vivo. The HA gene mutations and the PB1 gene K207R mutation did not alter the HP phenotype of the large-plaque virus, whereas constructs with the PA (T515A) and PB1 (Y436H) gene mutations were nonpathogenic in orally inoculated ducks. The PB1 (Y436H) construct was not efficiently transmitted in ducks, whereas the PA (T515A) construct replicated as well as the wild-type virus did and was transmitted efficiently. These results show that the PA and PB1 genes of HP H5N1 influenza viruses are associated with lethality in ducks. The mechanisms of lethality and the perpetuation of this lethal phenotype in ducks in nature remain to be determined.     

三江自然保护区野生迁徙水禽携带禽流感病毒和新城疫病毒状况的监测

[目的]为了对途经三江保护区的野生迁徙水禽携带禽流感病毒(AIV)和新城疫病毒(NDV)的状况进行有效监测.[方法]在2005年10月、2006年4月、2006年10月3个候鸟的迁徙季节从三江保护区采集了158只野鸟的咽拭子和肛拭子样本.应用SPF鸡胚盲传、血凝和血凝抑制试验和RT-PCR等方法进行了病毒的分离和鉴定.[结果]结果共分离到20株AIV和13株NDV.20株AIV均来自2006年10月采集的样品,经常规血清学分型鉴定分为12个亚型,11个亚型来源于绿头鸭,分别为H2N2(2/20),H2N6(2/20),H3N4(1/20),H3N6(2/20),H3N7(2/20),H3N8(2/20),H6N2(2/20),H11N2(1/20),H11N3(1/20),H11N5(2/20),H11N6(1/20),另外一株来源于白眉鸭,为H5N2(1/20).13株NDV则来自3个迁徙季节的5种不同水禽采,其中包括绿头鸭(8/13),豆雁(1/13),白额雁(1/13),绿翅鸭(1/13)和鸳鸯(2/13).[结论]这一结果表明,拥有极大种群数量、在世界范围内广泛分布的绿头鸭,被认为可能是AIV和NDV最重要的自然宿主之一,并在病毒的传播上比其他野生鸟类具有更为重要的生态学意义.     

Development of a SYBR green real-time PCR method for rapid detection of sheep pox virus

Background

Virus subtype H13N2, A/mallard/Kr/SH38-45/2010 (H13N2), was first isolated from a mallard fecal sample in South Korea.

Results

Phylogenetic analysis of all eight viral genes revealed that this virus emerged by genetic mixing between Eurasian and North American gene pools, and possibly between wild ducks and gulls. The H13 and N2 surface genes clustered together in a group with Eurasian isolates from gulls and wild birds, respectively. The PB2, PA, NP, M and NS segments belonged to the Eurasian lineage, whereas the PB1 gene clustered in the North American lineage. Furthermore, they showed a bird-dependent pattern in phylogenetic analysis: the M gene was similar to subtype H13 viruses within gulls, whereas other segments were similar to avian influenza viruses of other subtypes from wild ducks.

Conclusions

The data suggests that the novel reassortant H13N2 virus isolated in South Korea might have emerged by genetic reassortment between intercontinental and interspecies transmission in wild birds.     

1968−2014年中国甲型H3N2流感病毒PB1基因进化分析

【目的】分析季节性H3N2流感病毒PB1基因序列的变异情况,揭示H3N2流感病毒PB1基因的分子特征与进化趋势。【方法】对1968?2014年中国地区82株人H3N2毒株、2012?2014年江苏省分离的81株甲型H3N2流感病毒、6株SIV和4株AIV H3N2亚型PB1、PB1-F2基因进行分子进化分析。【结果】1968?2014年中国H3N2流感毒株PB1核苷酸和氨基酸相似性分别为90.91%?100%和96.91%?100%。系统进化树分析,1968?2014年共173株H3N2流感病毒总体上分为4个分支,2002?2014年分离毒株位于第IV分支上,1968?1994年分离毒株位于第II和III分支;猪源H3N2亚型分布于第I、II、IV分支上;分子特征显示PB1氨基酸52、113、179、216、576、586、619、621、709位在2002年以后发生适应性改变,替换了原来的氨基酸;PB1-F2基因编码截断型蛋白长度有52、34、25、24、11 aa (猪源),PB1-F2蛋白毒力关键位点上未出现高致病性特征突变。【结论】自1968年起H3N2亚型PB1基因变异逐步趋于稳定,且PB1-F2截断型毒株正逐渐成为一类新的进化特征,但PB1基因与其他亚型之间发生重配以及关键毒力位点的变异仍应是监测的重点。     

一株人感染高致病性禽流感(H5N1)病毒基因组分子特征分析

【背景】H5N1禽流感病毒可以感染人类导致重症呼吸道感染,致死率高。【目的】研究我中心确认的一例人感染高致病性禽流感H5N1病毒A/Nanjing/1/2015的可能起源及基因组分子特征。【方法】对病人痰液样本中的H5N1病毒进行全基因组测序,使用CLC Genomics Workbench 9.0对序列进行拼接,使用BLAST和MEGA 5.22软件进行同源性比对和各片段分子特征分析。【结果】该株禽流感病毒属于H5亚型的2.3.2.1c家系,其8个片段均与江浙地区禽类中分离的病毒高度同源,未发现有明显的重配。分子特征显示,该病毒血凝素(Hemagglutinin,HA)蛋白裂解位点为PQRERRRR/G,受体结合位点呈现禽类受体特点,但出现D94N、S133A和T188I氨基酸置换增强了病毒对人类受体的亲和性。神经氨酸酶(Neuraminidase,NA)蛋白颈部在49-68位缺失20个氨基酸,非结构蛋白1 (Non-structure protein,NS1)存在P42S置换和80-84位氨基酸的缺失。其他蛋白中也存在多个增强病毒致病力和对人类细胞亲和力的氨基酸突变。对耐药位点分析发现存在对奥司他韦的耐药突变H_274Y,病毒对金刚烷胺仍旧敏感。【结论】人感染高致病性禽流感H5N1病毒A/Nanjing/1/2015属于2.3.2.1c家系,禽类来源,关键位点较保守,但仍出现了多个氨基酸的进化与变异使其更利于感染人类。H5N1禽流感病毒进化活跃,持续动态监测不能放松。     

Virulence and genetic compatibility of polymerase reassortant viruses derived from the pandemic (H1N1) 2009 influenza virus and circulating influenza A viruses

Gene mutations and reassortment are key mechanisms by which influenza A virus acquires virulence factors. To evaluate the role of the viral polymerase replication machinery in producing virulent pandemic (H1N1) 2009 influenza viruses, we generated various polymerase point mutants (PB2, 627K/701N; PB1, expression of PB1-F2 protein; and PA, 97I) and reassortant viruses with various sources of influenza viruses by reverse genetics. Although the point mutations produced no significant change in pathogenicity, reassortment between the pandemic A/California/04/09 (CA04, H1N1) and current human and animal influenza viruses produced variants possessing a broad spectrum of pathogenicity in the mouse model. Although most polymerase reassortants had attenuated pathogenicity (including those containing seasonal human H3N2 and high-pathogenicity H5N1 virus segments) compared to that of the parental CA04 (H1N1) virus, some recombinants had significantly enhanced virulence. Unexpectedly, one of the five highly virulent reassortants contained a A/Swine/Korea/JNS06/04(H3N2)-like PB2 gene with no known virulence factors; the other four had mammalian-passaged avian-like genes encoding PB2 featuring 627K, PA featuring 97I, or both. Overall, the reassorted polymerase complexes were only moderately compatible for virus rescue, probably because of disrupted molecular interactions involving viral or host proteins. Although we observed close cooperation between PB2 and PB1 from similar virus origins, we found that PA appears to be crucial in maintaining viral gene functions in the context of the CA04 (H1N1) virus. These observations provide helpful insights into the pathogenic potential of reassortant influenza viruses composed of the pandemic (H1N1) 2009 influenza virus and prevailing human or animal influenza viruses that could emerge in the future.     

Enhanced pathogenicity and transmissibility of H9N2 avian influenza virus in mammals by hemagglutinin mutations combined with PB2-627K

H9N2 avian influenza viruses (AIVs) circulate globally in poultry and have become the dominant AIV subtype in China in recent years. Previously, we demonstrated that the H9N2 virus (A/chicken/Eastern China/SDKD1/2015) naturally harbors a mammalian-adaptive molecular factor (627K) in the PB2 protein and is weakly pathogenic in mice. Here, we focused on new markers for virulence in mammals. A mouse-adapted H9N2 virus was serially passaged in mice by infecting their lungs. As expected, infected mice showed clinical symptoms and died at passage six. A comparison between the wild-type and mouse-adapted virus sequences identified amino acid substitutions in the hemagglutinin (HA) protein. H9N2 viruses with the T187P ?+ ?M227L double mutation exhibited an increased affinity to human-type (SAα2,6Gal) receptors and significantly enhanced viral attachment to mouse lung tissues, which contributed to enhancing viral replication and virulence in mice. Additionally, HA with the T187P ?+ ?M227L mutation enabled H9N2 viral transmission in guinea pigs via direct contact. AIV pathogenicity in mice is a polygenic trait. Our results demonstrated that these HA mutations might be combined with PB2-627K to significantly increase H9N2 virulence in mice, and this enhanced virulence was achieved in other H9N2 AIVs by generating the same combination of mutations. In summary, our study identified novel key elements in the HA protein that are required for H9N2 pathogenicity in mice and provided valuable insights into pandemic preparedness against emerging H9N2 strains.