鹅细小病毒宿主差异性的分子基础

Novel goose parvovirus (N-GPV) is the causative agent of duck beak atrophy and dwarfism syndrome, which causes enormous economic losses to duck breeding industry. The mechanism of N-GPV cross-host infection in ducks is unclear. Previous studies demonstrated that some amino acid sites of VP2 determined the host-range of carnivore parvovirus. The genomic sequence of N-GPV was analyzed and the viral infection models were established both in vivo and in vitro. The project aims to determine the species tropism of N-GPV by screening the key amino acid sites of VP2 which may bind the N-GPV cell surface receptor. The candidate key amino acid sites are predicted based on full length genomic sequences analysis and protein structure prediction of VP2. Infectious clones of N-GPV is constructed and generated, and some candidate amino acid sites of VP2 which might be related with host-range are mutated. The binding ability of rescued virus with receptors and the pathogenicity to ducks/geese was carried out. All these data reveal the molecular basis of GPV infection and cross-host transmission. Finally, we aim to provide a theoretical basis for prevention and control of N-GPV infection.

引起鸭短喙侏儒综合征是2015年在我国肉鸭群中发生的一种新发传染病，对我国的养鸭业造成的严重的经济损失。该病的病原为一种新型鹅细小病毒，其跨宿主感染机制尚不明确。研究表明，细小病毒的宿主适应性与编码衣壳蛋白2（VP2）密切相关。目前我们已经获得了N-GPV全基因组序列，建立了病毒体外感染和体内致病性模型。本项目拟筛选与N-GPV跨宿主感染相关的病毒蛋白关键氨基酸位点。首先通过测序比对分析与N-GPV宿主适应性相关的候选氨基酸位点，并进行VP2三级结构预测；采用反向遗传操作和点突变技术，分别对编码VP2中两个候选关键氨基酸位点的序列进行单一突变和共突变，对不同拯救毒株进行体内感染试验（鸭、鹅胚成纤维细胞）检测其对细胞感染力变化，体外致病试验（鸭、鹅）分析其致病力改变。明确VP2中氨基酸位点与宿主适应性之间关系，进而阐明N-GPV跨宿主感染和传播的分子基础，为该病的防控提供理论。

新型鹅细小病毒（Novel Goose parvovirus, N-GPV）引起北京鸭短喙侏儒综合征（Duck beak atrophy and dwarfish syndrome, BADS），病毒的宿主范围逐渐扩大，并出现了跨种间传播的现象，对我国乃至世界范围内的水禽健康高效养殖以及公共卫生产生了巨大威胁。细小病毒衣壳蛋白对于病毒的嗜性、宿主适应性以及致病性具有重要意义。本研究以细小病毒衣壳蛋白VP2为研究对象，通过生物信息学、分子生物学、反向遗传系统和定点突变等研究方法，对病毒与受体的蛋白进行同源建模与结构预测分析，并验证VP2蛋白与其自然宿主（鸭、鹅）细胞表面受体的互作情况。（1）N-GPV感染性克隆的构建和野生型病毒拯救和鉴定。（2）VP2突变型N-GPV的拯救和鉴定。（3）N-GPV的VP2与转铁蛋白受体TfR的互作研究。（4）鹅细小病毒毒力相关分子基础研究。结果显示：（1）增殖曲线显示4个VP2突变株的增殖效率均低于亲本株。表明四个位点的突变影响了病毒粒子的组装和成熟。（2）鹅TfR与GPV VP2蛋白发生相互作用，鸭TfR与NGPV VP2蛋白发生相互作用。（3）TfR多克隆抗体封闭细胞能够显著性降低GPV和NGPV感染效率，TfR在细小病毒侵染细胞的过程中起到关键作用。（4）末端重复序列ITR序列茎环结构突变株的复制能力无显著差异，感染雏鹅症状较轻，致病力明显降低，诱导中和抗体水平相对较高。本研究对于阐释N-GPV与宿主相互作用的分子机制和制定针对N-GPV感染的干预策略至关重要。