轮状病毒分子生物学研究进展

娄冲1,罗娟2

1内江市第二人民医院 2内江市中医院

摘要：轮状病毒是导致儿童及许多幼畜感染的重要原因，近年来，轮状病毒在全球范围内造成了大量的人类和动物死亡。而且还带来了很大的经济损失。所以WHO要求开发轮状病毒疫苗作为首要任务。本文综述了轮状病毒分子生物学方面的最新进展，为进一步深入开展轮状病毒相关基因的实验室工作奠定了基础。

关键词：

前言：轮状病毒是呼肠病毒科的一种，是婴幼儿及幼畜腹泻的重要病原。每年全球有超过800,000人死于这种病毒。在发展中国家，每年死于轮状病毒感染的儿童约为500,000。猪轮状病毒主要是在0~60天龄的仔猪身上传播，对其生产和经济产生了重大的影响。另外，轮状病毒也可以传染给大熊猫、羊、狗和马。本文对轮状病毒的分子生物学特性、血清型、主要编码蛋白等方面作了简要的介绍。

1.轮状病毒的血清和分子结构

轮状病毒是一种非囊膜的双链RNA病毒，它包括三个包衣的外壳，直径大约70毫米，具有二十面体的对称性，在电子显微镜下表现为“车轮状”。轮状病毒由11个片段组成，每个片段均编码（VP1~VP4;VP6;VP7）及6个非结构蛋白（NSP1~NSP6),VP1-VP3是该病毒的核心蛋白。VP6是一种特殊的抗体， VP4、VP7是影响该病毒毒性的主要因素，并能诱发人体中和抗体的生成。按VP6抗原型轮状病毒可划分为A型GE型，A型轮状病毒最容易受人类感染。比如非洲和亚洲，每年有453,000个儿童因轮状病毒感染而死亡。根据VP4血凝素抗原与VP7中和抗原的差异，可以将其划分为G型（24种）和P型（33种）。G1P[8]、G2P[4]、G3P[8]、G4P[8]、G9P[8]等，而我国G1P[8]、G3P[8]是最常见的。

2轮状病毒基因中的关键蛋白与作用

2.1主要的非结构蛋白质和功能

能轮状病毒NSP1（NSP1）是由5个基因组片段编码的，它在病毒感染细胞时起到了一定的抑制作用。NSP1对IRF3、IRF5的抑制作用；IRF7、NF-KB对宿主细胞IFN-I的表达有一定的抑制作用。此外，NSP1能抑制STAT1、STArI12的迁移，从而抑制IFN-I的作用。NSP3是一种非糖基化的蛋白质，其编码于轮状病毒的基因组7节。在病毒的复制与形态改变中扮演着关键的角色。研究表明，NSP3可以与真核起始因子4（eIF4G）发生交互作用，使poly（A）结合蛋白C1被驱逐出翻译起始复合体，因此阻断了mRNA5-3环化，从而抑制了蛋白质的翻译。NSP4是一种不具结构的蛋白质，它被称为轮状病毒10，它是一种位于轮状病毒感染肠道细胞基底侧的非结构蛋白。结果显示，NSP4的第135、136、138位氨基酸对NSP4的致病作用具有显著的作用。对NSP4基因135、136、138位进行了基因突变，并用腹腔注射了BALB/c小鼠，发现NSP4第135、136、138位的氨基酸位置发生了变化。

2.2蛋白质的基本结构和作用

2.2.1病毒蛋白

经蛋白质电泳分析，全株轮状病毒微粒共分离出11个不同的病毒蛋白，6种 结 构 蛋 白(VP1～VP4、VP6、VP7)和 6种 非 结 构 蛋 白(NSP1~NSP6)，它们与基因的复制密切相关。

2.2.2芯髓蛋白

VPI是用1个基因片段编码的，它的分子量是125kDa，是2%的病毒蛋白质。VP1有RNA聚合酶的特性，通常认为VP1是一种与病毒相关的RNA聚合酶。

1.2.3外壳蛋白

VP4是用4个基因片段编码的，数量是88kDa，也就是1.5%的病毒蛋白质。H型病毒VP4缺失r型动物VP4排行136。SEM显示VP4为二聚体型，为轮状病毒的外膜纤维突蛋白和血凝素抗原。VP4序列蛋白水解酶是敏感的，在胰酶作用下，它在241或247的精氨酸残基中分解为两个VP5和VP8。用丁轮状病毒进行培养，可以增强病毒的感染力和增殖能力。

3.免疫

人和动物相同血清的轮状病毒感染对其他血清型轮状病毒的耐受性几乎没有。人类的一些轮状病毒和动物轮状病毒的亚群和血清型抗原可以同时存在，因此可以利用动物的病毒对人类或人类的病毒进行免疫。双向交义中和的毒株至少有一个共同的VP7，VP3在单向中和过程中可能发挥着重要的作用。一旦感染了轮状病毒，并有了一定的耐受性，就可以免疫第二次感染。弱毒或灭活病毒未接种的动物，其血清中和抗体水平明显高于受强毒性的动物。提示，血清组织及抗体的防治与感染的关系。以小鼠、牛、羊为实验对象，发现肠外分泌型免疫球蛋白对病毒的清除、疾病的修复有一定的促进作用。由轮状病毒引起的肠粘膜免疫。HV丰动免疫是通过刺激肠道相关淋巴组织的病毒抗原而产生的，它的被动免疫能力很强。能够让母亲和孩子都免疫，持续提供乳抗体，中和进入肠道的病毒。通过口腔接种轮状病毒强毒性免疫，使孕妇组分在母奶中的分泌期延长，从而形成了乳汁免疫。

近年来，人们越来越关注细胞免疫在抵抗轮状病毒感染方面的作用。根据122篇文献，Yasukawa等报道，CTL可以通过抑制病毒对靶细胞的增殖，从而达到抑制病毒对目标细胞增殖的目的。CTL对轮状病毒具有特异性。Thyl2表达阳性的细胞，由MHC（MHC）控制。 CTL在抗轮状病毒感染中的作用主要表现为：轮状病毒特异性的CTL及CTI前体能对相同的血清型轮状病毒感染的细胞起杀伤作用并在一定程度上解释了不同血清型之间的交叉免疫防护。轮状病毒特异性CTI，可以保护小白鼠，免受同类型或不同类型的轮状病毒的侵袭。肠道CTL的出现与肠道局部抗体的出现同样有一定的防护效果。

3.问题与前景

3.1仔猪痢疾

通常是由多种病原体的混合感染引起的。通常认为，轮状病毒和产肠毒素大肠杆菌、轮状病毒和冠状病毒的混合感染是最常见的。因此，在对单因素致病菌的研究中，应重视其他致病因素对畜禽腹泻致病性的影响，同时应积极开发双价多价苗，以增强其免疫功能。

3.2轮状病毒

基因组被划分为11个片段，其中的核苷酸序列常为I型基因的偏移；不同的基因转化和重组导致了轮状病毒的多样性。VP4是一种非常复杂的病毒蛋白质；VP7是由VP7决定的，VP6是决定群和亚群的主要因素，而不同血清型之间存在着交叉的错误，这对轮状病毒的免疫和开发都造成了很大的难度。目前，人类已经将VP7、VP4等主要中和抗原成功地表达到肠杆菌、杆状病毒、腺病毒中，但它们的融合蛋白结构相似，对中和抗体的生成有一定的影响。所以，我们需要更多的工作来获得更好的构象。

结束语

人们在在轮状病毒基因工程上取得了很大的成就，但基因的选择、融合蛋白的结构和结构的调控，都还需要进一步的探索，希望能开发出一种稳定的、高效的基因工程疫苗，为抵抗轮状病毒的分子设计提供更好的方法。

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作者简介：

娄冲，男，汉族，1979.3.1，四川内江市，内江市第二人民医院，副主任技师，临床医学检验（重点是分子生物学）

罗娟，女，汉族，1983.01.01，四川资阳安岳，内江市中医院，副主任技师