寨卡病毒准种特征研究:探索病毒致病机制与传播策略

【字体: 时间:2025年04月10日 来源:Journal of Virology 4.0

编辑推荐:

  本文聚焦寨卡病毒(SFTSV),通过分析其准种特征,发现特定氨基酸变异影响病毒特性。如 Gn(Y328H)、Gc(R624W)和 L(N1891K)突变,改变病毒斑块大小、细胞融合活性等。这为理解病毒致病机制和传播策略提供重要依据,值得关注。

  ### 寨卡病毒准种的研究背景
寨卡病毒(Severe fever with thrombocytopenia syndrome virus,SFTSV)属于布尼亚病毒科白蛉病毒属,是引发寨卡病毒病(Severe fever with thrombocytopenia syndrome,SFTS)的病原体。该疾病在东亚国家广泛分布,日本患者死亡率高达 30%,对公共卫生构成严重威胁。
SFTSV 基因组由 S、M、L 三个负链 RNA 片段组成。S 片段编码核衣壳蛋白和非结构蛋白;M 片段编码包膜糖蛋白 Gn 和 Gc;L 片段编码 RNA 依赖的 RNA 聚合酶(RdRp)。病毒通过 Gn 和 Gc 与宿主细胞表面受体结合,经受体介导的内吞作用进入细胞,随后在酸性条件下,病毒糖蛋白与内体膜融合,引发细胞融合。感染 SFTSV 的细胞可能出现细胞病变效应(Cytopathic effect,CPE),但病毒感染与细胞死亡的关系尚不明确。

此前研究从日本山口县首例 SFTSV 患者分离出 YG1 株,并建立了 E3、A4、B7 三个亚克隆。其中,A4 和 B7 在糖蛋白 Gn(Y328H)和 Gc(R624W)上存在氨基酸突变,B7 的 L 蛋白还存在 N1891K 突变,且 B7 表现出较强的 CPE。不过,这些突变在病毒学特征和种群结构中的作用尚不清楚。

研究材料与方法


  1. 细胞和病毒:使用 Vero E6、BSR - T7/5、Huh7、293T 等细胞系,以及 SFTSV YG1 株的亚克隆 A4、E3、B7 作为对照。所有细胞在含相应成分的培养基中,于 5% CO2、37°C 培养箱中培养,病毒感染实验在生物安全三级(BSL - 3)实验室进行。
  2. 质粒构建:将 YG1 株的 S、M、L 片段克隆到 TVT7R(0,0)载体,构建 pTVT7_YG1_S、pTVT7_YG1_M、pTVT7_YG1_L 质粒。通过定点突变或 In - Fusion HD 克隆试剂盒,在相应质粒中引入 Y328H、R624W、N1891K 突变。
  3. 重组病毒的产生:将表达病毒基因组片段的质粒与辅助质粒共转染 BSR - T7/5 细胞,收获上清作为 P1。P1 接种 Vero E6 细胞,收获 P2,再次接种 Vero E6 细胞获得 P3 作为种子病毒。通过实时 PCR、间接免疫荧光抗体试验、测序等方法确认重组病毒的产生和基因组序列。
  4. 病毒学检测方法:采用噬斑实验和病毒滴定评估病毒的噬斑形成能力和滴度;通过细胞融合实验观察病毒在低 pH 条件下的细胞融合活性;利用假型病毒实验检测病毒进入细胞的效率;用泛半胱天冬酶抑制剂 Z - VAD - FMK 处理感染细胞,研究细胞死亡机制;进行蛋白质免疫印迹分析检测相关蛋白表达;通过感染放线菌素 D 处理的细胞,观察野生型病毒对细胞死亡的抑制作用;开展共感染实验,比较野生型和重组病毒的竞争优势。

研究结果


  1. 重组病毒的建立:成功构建了 8 种携带不同突变的重组病毒,除 rGn/Gc/L 外,其他重组病毒滴度均高于 106 PFU/mL。经测序确认病毒基因组序列,为后续实验提供可靠材料。
  2. 噬斑形成和病毒滴度:不同重组病毒的噬斑形态各异。rGn 的噬斑大且清晰,rGc 的噬斑粗糙,Gn 和 Gc 突变可增大噬斑,rL 的噬斑小且细胞死亡,rYG1 的噬斑类似 rL 但难以看清。这表明突变影响病毒在细胞间的传播模式。
  3. 细胞融合活性和 CPE 评估:rGc 在低 pH 条件下有强细胞融合活性,rGn 活性较弱,二者在中性条件下无明显 CPE。rL 在低 pH 和中性条件下均有强烈 CPE,但无细胞融合。双突变病毒 rGn/L 和 rGc/L 在低 pH 下有细胞融合和强烈 CPE,说明不同突变对病毒感染细胞的过程影响不同。
  4. 氨基酸改变对病毒进入细胞的影响:假型病毒实验显示,Gn 的 Y328H 突变抑制病毒进入细胞,而 Gc 的 R624W 突变可抵消这一劣势,表明病毒在适应细胞过程中,不同突变间可能存在相互作用。
  5. 与 SFTSV 感染相关的程序性细胞死亡:泛半胱天冬酶抑制剂 Z - VAD - FMK 可抑制 rGn/Gc/L 和 rL 感染诱导的细胞死亡,说明其细胞死亡机制依赖半胱天冬酶。rL 和 rYG1 感染细胞均诱导 caspase 1 和 3 表达,表明感染可触发程序性细胞死亡。
  6. 野生型 SFTSV 对放线菌素 D 诱导细胞死亡的抑制作用:rYG1 感染可抑制放线菌素 D 诱导的细胞死亡,且在不同细胞系中均有此现象,说明野生型病毒可能具有抵抗宿主细胞死亡的机制。
  7. 野生型和重组病毒在病毒传播中的竞争:共感染实验表明,无论重组病毒接种剂量如何,rYG1 在共培养后均占主导地位,且未观察到 CPE,显示野生型病毒在 Vero E6 细胞中的复制优势。

研究讨论


  1. 病毒准种特征与传播适应:患者血液中约 30% 的病毒存在 Gn 的 Y328H 变异,病毒分离后该变异比例下降。重组病毒实验表明,Gn 的 Y328H 突变虽不利于病毒进入 Vero E6 细胞,但可能对体内未知靶细胞有利。同时,Gc 的 R624W 突变可增强病毒融合活性,但单独存在时不利于病毒在 Vero E6 细胞生长,二者共同作用可能促进亚克隆在细胞中的传播。
  2. 细胞死亡机制与病毒生存策略:L 蛋白的 N1891K 突变在 CPE 诱导中起重要作用,但具体机制不明。泛半胱天冬酶抑制剂可抑制相关细胞死亡,暗示存在 caspase 依赖机制,但未证实是否诱导细胞凋亡。野生型病毒可抑制细胞死亡,而携带 N1891K 突变的病毒则不能,表明 SFTSV 可能存在避免细胞死亡的机制,以利于病毒在细胞内生存。
  3. 研究的局限性与展望:本研究虽取得一定成果,但存在局限性。如利用小基因组报告系统评估聚合酶活性时,在实际感染细胞中检测灵敏度不足。未来需探索更有效的方法评估病毒聚合酶活性,深入研究病毒感染机制,为防控 SFTS 提供理论依据。

本研究通过分析 SFTSV 准种,揭示了特定氨基酸变异对病毒特性的影响,为理解病毒致病机制和传播策略提供了重要线索,对防控该疾病具有重要意义。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号