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鴨坦布蘇病毒E蛋白A487位點通過增強病毒組裝和復制效率顯著提高昆明小鼠神經毒力
《Journal of Virology》:The A487 residue in the E protein of duck Tembusu virus significantly enhances viral replication and increases its neurovirulence in Kunming mice
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月24日 來源:Journal of Virology 4.0
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本研究揭示了鴨坦布蘇病毒(TMUV)E蛋白跨膜結構域(TMD)中V487A自然突變通過增強病毒粒子組裝效率,顯著提升病毒在小鼠腦內的復制能力和神經毒力。通過反向遺傳學技術構建的CQW1-7M重組病毒證實,該突變是導致TMUV系統發育簇2.2(Cluster 2.2)比簇2.1(Cluster 2.1)毒力增強的關鍵分子決定因素,為理解禽源黃病毒(Orthoflavivirus)跨物種傳播的分子機制提供了重要依據。
不同TMUV毒株在小鼠模型中呈現顯著神經毒力差異
研究團隊通過顱內(i.c.)接種比較了三種鴨源TMUV毒株(CHN-YC、CQW1和SCS01)在昆明小鼠中的致病性。Cluster 2.2毒株CHN-YC表現出最強的神經侵襲性,感染后4天即引發顯著體重下降(P<0.001),6-7天內導致100%死亡率(8/8),腦組織病毒滴度高達103.875 TCID50。相比之下,Cluster 2.1毒株CQW1僅引起37.5%死亡率(3/8),而SCS01毒株僅導致12.5%死亡(1/8)。值得注意的是,腹腔(i.p.)接種均未建立有效感染,提示TMUV的神經侵襲具有嚴格的接種途徑依賴性。
E-NS1區自然突變決定毒力表型
全基因組比對發現,Cluster 2.1毒株在E-NS1區存在19個特征性氨基酸變異。通過反向遺傳學將7個關鍵突變(E-N277S/V487A,NS1-K48E/T112M/A274V/I318T/I338T)引入CQW1骨架構建的CQW1-7M重組病毒,在小鼠中重現了Cluster 2.2的高毒力表型:90%死亡率(9/10),臨床評分達7.45分,腦內病毒載量較野生型提高10倍。單點突變驗證實驗顯示,E蛋白第487位纈氨酸→丙氨酸(V487A)是核心毒力決定因子,該突變使小鼠存活率驟降至10%(1/10)。
跨膜結構域突變增強病毒組裝機制
結構建模顯示,E-V487A位于E蛋白第二個跨膜結構域(TM2)中部,該區域富含疏水氨基酸。通過納米熒光素酶(NanoLuc)報告系統檢測發現,V487A使病毒包裝效率提升3倍(P<0.001)。進一步將487位點突變為甲硫氨酸(Met)可產生更強包裝效應,證實該位點疏水性改變直接影響病毒粒子形成。在DEF細胞和BHK-21細胞中的生長曲線顯示,V487A突變體復制動力學顯著增強,24小時病毒產量比野生型高1個對數級。
神經炎癥反應與病理損傷關聯
感染高毒力毒株的小鼠腦組織呈現典型病毒性腦炎病理特征:神經元變性壞死(綠色箭頭標記)、膠質細胞增生(藍色箭頭)和中性粒細胞浸潤(黑色箭頭)。qPCR檢測顯示,CHN-YC和CQW1-7M感染組促炎因子(IFN-γ、IL-6、TNF-α)表達量較對照組上調50-100倍,基質金屬蛋白酶(Mmp3)表達升高與血腦屏障破壞相關。值得注意的是,NS1-T112M突變體雖在體外復制正常,卻表現出顯著毒力衰減,提示NS1蛋白可能通過免疫調節途徑影響致病過程。
公共衛生意義與進化啟示
該研究首次闡明TMUV E蛋白跨膜區自然突變如何通過物理化學特性改變(疏水性降低)增強病毒適應性。鑒于TMUV在東南亞養鴨場工人中血清陽性率達15%-30%,且最新發現的Cluster 3毒株可通過鼻內感染致死ICR小鼠,E-V487A等關鍵位點的監測將為評估禽源黃病毒跨種傳播風險提供分子標記。研究采用的"進化逆向工程"策略(將現代毒株恢復為祖先基因型)為解析病毒表型進化提供了范式。
(注:全文嚴格依據原文實驗數據歸納,未添加非文獻記載內容;專業術語如TCID50、i.c.等均按原文格式保留;去除了文獻引用標識[#B1]等及圖表索引[Fig 1])
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