猪繁殖与呼吸综合征病毒ORF1b影响其致病性的分子机制

Porcine reproductive and respiratory syndrome is a viral disease caused by porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV), which is characterized by reproductive failure in sows, and respiratory conditions in pigs of all ages. This project will focus on molecular pathogenesis involved by ORF1b of PRRSV using Chinese strains of PRRSV. On the basis of construction of chimeric viruses with exchange of Nsp9, Nsp10, Nsp11 and Nsp12 genes between the highly and low pathogenic PRRSV strains by means of reverse genetic manipulation, we explore the effect of nonstructural proteins encoded by ORF1b on the growth and tissue tropism of PRRSV and its molecular mechanism, and analyze the role of nonstructural proteins encoded by ORF1b in the induction of target cells autophagy and apoptosis and its molecular mechanism. The aims of our studies are to reveal the relationships between the growth ability, tissue tropism and pathogenicity of PRRSV, and between the autophagy and apoptosis induced by PRRSV and its growth and pathogenicity, and finally explore the nonstructural protein for determining the pathogenicity of PRRSV and the molecular pathogenesis involved by ORF1b of PRRSV. The data obtained by this project will provide scientific evidence for addressing the mechanism associated with the pathogenicity enhancement of the highly pathogenic PRRSV emerging in China.

猪繁殖与呼吸综合征是由猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）引起的以母猪繁殖障碍和各生长阶段猪的呼吸道疾病为特征的病毒性疫病。本项目以我国PRRSV毒株为材料，开展ORF1b编码的非结构蛋白影响PRRSV致病性的分子机制研究。在利用反向遗传操作技术，分别构建PRRSV高致病性和低致病性毒株的非结构蛋白Nsp9、Nsp10、Nsp11、Nsp12基因相互置换的嵌合病毒的基础上，研究ORF1b编码的非结构蛋白对PRRSV增殖和组织嗜性的影响及其分子机制，分析ORF1b编码的非结构蛋白在PRRSV诱导宿主细胞自噬和凋亡中的作用及其分子机制，以期揭示PRRSV增殖能力、组织嗜性与致病性间的相互关系，解析其诱导宿主细胞自噬和凋亡与病毒增殖及致病性的关系，发现对PRRSV致病性具有决定作用的非结构蛋白及其影响的分子机制，为阐释我国PRRSV高致病性毒株致病性增强的机理提供科学依据。

猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）是严重危害全球生猪产业的重要病原，我国高致病性PRRSV毒株的出现和广泛流行给养猪生产造成了巨大经济损失。项目聚焦于PRRSV基因组ORF1b影响其致病性的分子机制，研究内容主要涉及ORF1b编码的非结构蛋白对PRRSV增殖和致病性的影响及其分子机制以及非结构蛋白在宿主靶细胞自噬和凋亡中的作用与相关分子机制，以期为阐明PRRSV的致病机制提供科学依据。我们的研究发现Nsp9和Nsp10与高致病性PRRSV毒株的复制能力密切相关，并赋予其对仔猪的致死性毒力。进一步鉴定出Nsp9的586和592位氨基酸是决定高致病性PRRSV的复制能力和致死性毒力的关键位点。PRRSV的Nsp9可通过LACAE基序与宿主细胞视网膜母细胞瘤蛋白（pRb）相互作用，经泛素蛋白酶体途径下调pRb水平，从而拮抗pRb对PRRSV复制的抑制作用而利于病毒增殖。Nsp9可与DDX5相互作用而对PRRSV的复制起正调控效应。Nsp9与宿主细胞白细胞介素增强子结合因子2（ILF2）的相互作用而对病毒复制具有负调控效应。Nsp10与细胞蛋白DDX18的相互作用可调控病毒复制。Nsp11利用其核酸内切酶活性下调细胞p21蛋白，促进细胞进入S期而利于病毒的自身复制。Nsp11通过抑制ERK信号通路，参与对宿主细胞TNF-α产生的抑制效应，从而有利于PRRSV在宿主体内的复制。发现Nsp10和Nsp4参与诱导细胞凋亡，鉴定出Nsp5是诱导细胞自噬的关键蛋白。本项目解析了高致病性PRRSV毒株致病性和毒力的分子基础，也为阐明其致病的分子机制提供了重要科学依据，同时为新型疫苗毒株的设计提供了重要线索。从PRRSV ORF1b编码的Nsp9、Nsp10、Nsp11与宿主细胞蛋白相互作用，揭示了这三种非结构蛋白调控PRRSV复制和影响其致病性的相关分子机制，为抗PRRSV分子的设计提供了科学依据和方向。迄今在PLoS Pathogens、Virology等国际学术期刊共发表学术论文12篇。