劉興彩,尹燕博,徐守振,李吉達(dá),張 毅,郭妍妍
(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,山東 青島 266109;2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院,北京 海淀 100193;3.青島澳蘭百特生物工程有限公司,山東 青島 266101)
豬巨細(xì)胞病毒(porcine cytomegalovirus,PCMV)屬于皰疹病毒科,β皰疹病毒亞科、巨細(xì)胞病毒(cytomegalovirus,CMV)屬的成員;近來有人認(rèn)為將本病毒劃在玫瑰疹病毒屬中更為恰當(dāng)[1]。其gB蛋白是CMV重要跨膜糖蛋白,在病毒與機(jī)體細(xì)胞膜的粘附、融合及病毒進(jìn)入細(xì)胞和在細(xì)胞間的轉(zhuǎn)移起作用[2];gB蛋白具有較好的免疫原性[3],可誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生抗CMV的特異性免疫應(yīng)答[4-5]。我們應(yīng)用PCR診斷方法對全國11個省市地區(qū)豬場的100份臨床樣品進(jìn)行了檢測[6],篩選出4份PCR陽性病料,進(jìn)行了gB基因的克隆與序列分析,為PCMV的分類地位和進(jìn)化關(guān)系提供更多的信息。
1.1 病料 來自鄭州、福建、浙江金華和寧波病豬的肺臟。
1.2 菌株和載體 感受態(tài)細(xì)胞DH5α和pMD 18-T載體。
1.3 主要儀器和試劑 PCR擴(kuò)增儀(LongGene MG96G),瓊脂糖(美國Promega公司),Taq DNA聚合酶(5U/μL)、dNTPs(25μmol/L)為寶生物工程(大連)有限公司產(chǎn)品,其他化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純級。
1.4 引物 根據(jù)GenBank發(fā)表的PCMV AF268041序列,應(yīng)用Primer Premier 5.0設(shè)計了PCMV gB全基因引物 g1:5′-ATGACAGTGAGCAGTCGGAA-3′;g2:5′-TCACACGTCCTCGGTGGATAG-3′,并由寶生物工程(大連)有限公司合成。
1.5 DNA的提取 按照文獻(xiàn)[6]中的提取方法進(jìn)行提取。
1.6 gB基因PCR擴(kuò)增 取出已分裝有PCR反應(yīng)體系的離心管,加入2μL上述模板,混勻后稍離心,置PCR 儀中擴(kuò)增:95℃ 5 min,94℃ 30s,62℃30s,72℃2min,30個循環(huán),72℃ 10min.取 PCR產(chǎn)物5μL在10g/L瓊脂糖凝膠上電泳,置凝膠成像系統(tǒng)中觀察結(jié)果。
1.7 陽性克隆的鑒定與測序 回收PCR產(chǎn)物大小為2580bp,按照連接試劑盒說明書進(jìn)行連接,然后將連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化到感受態(tài)細(xì)胞DH5α中,涂平板藍(lán)白斑篩選,將白色菌落接種到LB液體培養(yǎng)基中,置37℃劇烈震蕩培養(yǎng)12h后,進(jìn)行PCR鑒定,將陽性菌株送寶生物工程(大連)有限公司測序。
1.8 序列分析 應(yīng)用DNAStar軟件將測序結(jié)果與其他PCMV核苷酸和推測的氨基酸序列進(jìn)行同源性分析,與皰疹病毒各亞科gB糖蛋白進(jìn)行氨基酸序列分析,并與人皰疹病毒6型和7型(HHV-6和HHV-7)gB糖蛋白進(jìn)行氨基酸序列比對,并構(gòu)建進(jìn)化樹;應(yīng)用在線分析軟件TMHMM,ProtParam,Cysteine Connectivity Prediction Server和Prosite分別對gB糖蛋白進(jìn)行跨膜預(yù)測,疏水性分析,半胱氨酸分析和潛在的N-糖基化位點分析。
2.1 gB基因的PCR擴(kuò)增結(jié)果 從4個不同來源的PCMV PCR陽性病料中,用PCMV gB全基因的特異性引物分別擴(kuò)增出4個長度約為2580bp的條帶,與設(shè)計的長度一致(圖1)。
圖1 不同地區(qū)gB基因的PCR產(chǎn)物
2.2 PCMV gB基因序列同源性分析 對上述PCR產(chǎn)物進(jìn)行了PCMV gB基因序列測定,獲得4個 PCMV gB 基 因 序 列 (NB200803,F(xiàn)J200809,JH200810和ZZ200811),序列分析發(fā)現(xiàn)他們的同源性在98.1%~99.6%,差異性在0.3%~2.0%,與其他PCMV gB基因序列同源性在96.1%~99.7%,差異性在0.3%~4.1%,結(jié)果如圖2。
2.3 系統(tǒng)進(jìn)化樹分析 遺傳進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn),整個皰疹病毒屬明顯的分為3個亞科,而我們所獲得的來自4個不同地區(qū)的PCMV gB序列(圖中●所示)均屬于β皰疹病毒亞科,在β皰疹病毒亞科中,HHV-6和HHV-7與PCMV各株位于同一分支。另外,我們還發(fā)現(xiàn)PCMV推導(dǎo)的gB基因氨基酸序列出現(xiàn)分支,如圖3。
2.4 PCMV gB糖蛋白氨基酸序列與其他PCMV以及人皰疹病毒6型和7型gB糖蛋白氨基酸序列比較 推導(dǎo)的gB糖蛋白氨基酸序列有11個與二硫鍵形成有關(guān)的半胱氨酸(除NB200803在第320位:W→C和HN,湖南序列在第522位:C→Y),其中與HHV-6和HHV-7相比,共有9個潛在保守的半胱氨酸;潛在 N-糖基化位點(Asn-X-Ser or Thr)有17個,其中ZZ200811在196~198氨基酸處出現(xiàn)NNT→NYT,JH200810在563~565氨基酸處出現(xiàn)NNS→NDS以及ZZ200811、FJ200809、HN和55b(AF268040,Spain)在835~837氨基酸處出現(xiàn)NTT→NDS糖基化位點變異;在其氨基端包含一個疏水區(qū)(7~19),預(yù)測其為一個信號肽區(qū)域,應(yīng)用Prot Param分析蛋白的親水性,得到的親水性最大平均數(shù)均為負(fù)值,說明具有很強(qiáng)的疏水性,蛋白跨膜預(yù)測發(fā)現(xiàn)跨膜區(qū)序列(730~752),膜外區(qū)(1~729)和膜內(nèi)區(qū)(753~860),其跨膜區(qū)序列可能為跨膜錨定序列,與gB糖蛋白在膜上的錨定作用有關(guān);潛在裂解位點是RYKR(439~442),無連續(xù)性堿性氨基酸插入,具有低致病性病毒分子特征。HHV-6和HHV-7的裂解位點分別是RRRR(396~399)和RKRR(393~396),它們均符合共有基序R-X-R/K-R規(guī)律。
從圖4可以很明顯的看出,黑色圓點比較密集有3個區(qū)域:第21~46位、第241~253位和第322~339位,這3個區(qū)域,變異比較集中,我們將其定為高變區(qū)。
本試驗對來自4個不同地區(qū)的PCMV PCR陽性病料gB基因進(jìn)行了克隆與序列分析,對推導(dǎo)的氨基酸進(jìn)行了半胱氨酸、潛在N-糖基化位點、裂解位點及疏水性和跨膜分析,發(fā)現(xiàn)gB基因所編碼的gB糖蛋白這些生物特性類似于其他皰疹病毒gB糖蛋白[7]。此外,發(fā)現(xiàn)在皰疹病毒屬中,PCMV gB基因序列與HHV-6和HHV-7的ORFs 36~40序列同源性最高,如圖3所示,包括我們測序的4個樣本在內(nèi)的PCMV毒株,與HHV-6和HHV-7同屬一個分支,說明它們之間具有較近的生物進(jìn)化關(guān)系,但兩者又處在不同的兩個群,說明兩者存在差異。有報道稱,由于它們的細(xì)胞嗜性和細(xì)胞內(nèi)DNA新陳代謝的顯著差異,而導(dǎo)致其生物進(jìn)化關(guān)系復(fù)雜而又矛盾[8-9],PCMV與HHV-6和HHV-7具有許多相似的分子生物學(xué)特性,它們的不同之處可能源于宿主細(xì)胞的選擇壓力[10]。
序列分析表明,我們測得的4個PCMV gB基因序列同源性在98.1%~99.6%,差異性在0.3%~2.0%,推導(dǎo)的氨基酸序列同源性在97.0%~99.3%,差異性在0.7%~3.1%,相對而言其序列變異不大。與其他PCMV gB基因序列同源性在96.1%~99.7%,差異性在0.3%~4.1%,差異性偏大的原因主要來源于湖南病料的PCMV gB基因序列。推導(dǎo)的氨基酸同源性在96.5%~99.7%,差異性在0.3%~3.1%,與β皰疹病毒亞科中其他常見病毒的同源性在25.9%~38.1%,由此說明CMV不同種屬間同源性較低。另外,我們發(fā)現(xiàn)在第21~46位這個高變區(qū),HN(湖南)、ZZ200811、FJ200809和B6株(英國)的第33位由P→S,第42位由S→P,這說明它們之間發(fā)生了置換;第28位和29位由TA→ST,這是導(dǎo)致PCMV出現(xiàn)兩個分支的原因之一。該分支的出現(xiàn)說明其gB基因變異越來越明顯,并朝著兩個方向變異,而且該變異呈地域化發(fā)展的趨勢。
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