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一个具有重大生物学意义的全新病毒被发现

2014-04-28 09:13打印
  我所张永振研究员带领的人兽共患病室近日在最新一期国际著名学术期刊《美国科学院院报(Proceedings of the National Academy of Sciences)》杂志上发表了一篇题为“一个含有不分节段病毒基因组的分节段蜱传病毒(A tick-borne segmented RNA virus contains genome segments derived from unsegmented viral ancestors)”的学术论文。
  
  该研究受国家自然基金与传染病预防控制国家重点实验室项目资助,与武汉市疾控中心、温州市疾控中心等单位合作,从蜱中发现一种从未被报道过的分节段RNA病毒,并命名为荆门病毒。该病毒的基因组含四个基因节段,其中两条与不分节段的黄病毒科病毒同源;另外两个节段不同于黄病毒及其他已知的病毒,来源不明。因此,该病毒在分类上可能代表着一个新病毒科。
  
  近年来,张永振带领研究团队开展蜱等节肢动物携带病原、病原体与宿主动物间的进化及生态关系研究。早前的研究发现蜱携带的淮阳山病毒是引起2009年湖北省及河南省不明原因出血热的病原体(中华流行病学杂志, 2011, 32 (3): 209-20),并在随后研究中发现长角血蜱是淮阳山病毒的主要传播媒介(J Virology; 2012; 86(20): 11171-82.)。因此,该团队进一步对蜱携带病原体进行了更为广泛的研究。
  
  早在2010年,他们于湖北省、浙江省温州地区采集牛、羊、狗等家畜体表的蜱,开展蜱传未知病原体研究。2010年首先在湖北省荆门市沙洋地区的蜱中发现了与黄病毒的非结构蛋白(NS3和NS5)具有30%氨基酸同源性的病毒序列。起初认为,该病毒可能是与已知黄病毒亲缘关系较远的新成员(黄病毒科病毒是不分节段的单正链RNA病毒)。但采用不同的分子生物学方法,始终无法把这两条序列间的NS4基因及其他基因序列扩增出来。采用高通量测序,经过对高通量测序数据进行深度挖掘,发现了另外两条可能是黄病毒基因序列,但始终无法得到一整条完整的病毒基因组。
  
  进一步的遗传分析发现这四条序列的两端含有保守的核苷酸序列,且这四条片段均含有完整的开放阅读框,5’和3’端均有非翻译区域(UTR),具有分节段病毒的典型特征。四个基因节段中,其中两个编码的蛋白与黄病毒科的非结构蛋白NS3和NS5基因同源较高。而其他两条节段编码的3个蛋白拥有结构蛋白的特征,但是与黄病毒科其他及已知病毒科的蛋白均无同源关系。在蜱中随后经过多种分子生物学方法的验证表明这四条序列分属于四个独立的节段,而不象经典黄病毒的基因组只有一条链。分子流行病学研究还发现该病毒象其他分节段病毒一样,具有基因重排现象。在电镜下也观察到了哺乳动物细胞中培养的病毒,但该病毒在哺乳动物细胞中生长不稳定。
  
  基因组分节段或不分节段是病毒在自然界中的两种存在形式。长期以来,国外科学家试图发现这两种病毒间的进化关系,但始终没有突破。该病毒发现的一个生物学意义就在于它把分节段病毒和不分节段病毒的两种病毒基因组的结构形式有机的联系起来,成为研究分节段与完整单链病毒进化机制研究的活化石,有助于揭开病毒进化的神秘面纱。
  
  对病毒的流行病学调查发现,多个蜱种中均携带该病毒,但以微小牛蜱、长角血蜱、铃头血蜱的携带率最高。免疫荧光检测发现湖北与浙江温州地区的牛血清中含有抗该病毒的特异抗体,而且牛血中也能检测到病毒的基因组。证明该病毒能感染牛。是否该病毒能感染人或者其他动物,以及该病毒的公共卫生意义还有待于进一步研究。
  
  该病毒的发现也意味着自然界动物中可能还存在着很多尚未被人类认识的全新病原体,进一步发现并明确新病原体的结构特征,与已知病原体间的进化关系,将有助于提高我们对新发突发传染病的防控能力,减少对人类社会发展的影响。

图片说明:DH82细胞培养的荆门病毒颗粒电镜照片、荆门病毒四个基因节段其中的两个基因节段与已知黄病毒的关系、荆门病毒的基因结构、用病毒感染DH82细胞作抗原检测牛血清抗荆门病毒特异抗体的免疫荧光照片。




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