非洲马瘟的病毒详解

我看过一些人对这个病毒的评论，其中网友马申科呼吁这是全世界共同的责任，让我觉得非常靠谱。

非洲的气候极大地受其横跨赤道两侧的位置影响。南北热带区的气温全年多半时间都很高，但是山地的高度和沿岸带的海洋潮流影响都可使高温有所缓解，例如，凉爽的本格拉寒流（西南）和温暖的莫桑比克洋流（东南）。病毒在热的情况下容易爆发，且非洲及其缺水，非洲三分之一人口缺乏饮用水，而有近半数的非洲人因饮用不洁净水而染病。这些因素都是导致非洲容易爆发病毒的原因。
参考资料：http://baike.baidu.com/subview/6546/11095632.htm?fr=aladdin
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该病毒无囊膜，直径约75nm，有两层20面体对称的衣壳，由32个壳粒组成。基因组由
10个大小不等的双链RNA片段构成，3个大的为L1～L3，3个中等的为M4～M6，4个小的为S7～S10，编码10个蛋白(VP1～VP7和NS1，NS2，NS3/NS3A)。内衣壳由2个主要蛋白VP3和VP7以及3个次要蛋白VP1、VP4和VP6构成，其中VP6被认为是病毒dsRNA的解旋酶[2]。外衣壳由2个蛋白VP2和VP5构成，当病毒通过细胞膜时会被脱掉。此外，至少还有3个非结构蛋白(NS1，NS2和NS3/3A)存在于受感染的细胞中。 该病毒有9个抗原性不同的血清型[3]。虽然在野外没有发现任何型内变异的证据，但通常认为血清型之间有某些交叉的亲缘关系，尤其是在AHSV-1和2，AHSV-3和7，AHSV-5和8，以及AHSV-6和9之间。 2.1　VP2蛋白
VP2蛋白由L2基因编码，是病毒最主要的型特异性抗原，与VP5一起能与病毒的中和抗体发生反应。AHSV9个血清型L2基因的cDNA有典型的环状病毒5′-GTT和TAC-3′的末端序列。L2基因的ORF编码蛋白的分子质量约为123ku。VP2蛋白序列在AHSV9个血清型中的变动范围为47.6%～71.4%，是AHSV变异率最大的蛋白[4]。
BentleyL等[5]用噬菌体展示技术配合多种抗血清鉴定了重组AHSV-3VP2蛋白的多个抗原区域。大部分抗原位点和中和位点都在252aa～488aa区域。这个区域在病毒各血清型之间不仅差异大，而且大部分是亲水性氨基酸，其中369aa～403aa之间有一个线性抗原表位[6]。此外，在有交叉反应的病毒血清型之间，这些抗原位点的内部序列有较高的一致性，因此，有交叉反应的血清型病毒之间有更高的同源性。这可解释血清型之间的血清学交叉反应。
AHSV-4VP2蛋白的主要抗原性区域位于199aa～414aa，而1aa～199aa(N端)和414aa～1060aa(C端)都无免疫原性[7]。AHSV-4VP2有15个抗原位点，分成两组。一组覆盖范围223aa～400aa，包含12个抗原位点；另一组覆盖范围568aa～681aa，包含其他的3个抗原位点。VP5和VP2相互作用，能更好地将VP2的中和表位展现出来，从而增强免疫反应。
15个位点中有3个可诱导产生AHSV-4的中和抗体，其中有2个中和表位分别位于321aa～339aa和3
77aa～400aa[7]。这两个表位联合起来可诱导产生更有效的中和反应，但中和抗体滴度相对较低，不大可能用于生产AHSV的合成疫苗。此效果可能是由于抗体与一个表位结合后引起构象变化，使得其他抗体与另一表位的结合更容易；另一原因可能是此两位点的中和反应在病毒感染中有不同的作用(如病毒与细胞的吸附，病毒的易位等)或它们构成了一个相对不连续表位的连续部分。ASHV-9VP2也有两个中和表位[5]。同时，BTV在相同的区域也有中和表位，尤其是在328aa～335aa之间和327aa～402aa之间。因此，此区域可能是环状病毒的一个主要抗原表位和重要的中和抗体靶位。这些表位可能在病毒衣壳的表面，因为中和表位通常结合在病毒表面以阻止病毒与细胞的受体结合而被细胞摄取。尤其是两个中和表位在蛋白疏水性最强的区域，极有可能存在于病毒的表面。用ELISA检测[7]这15个抗原位点，发现抗原位点8，11和12能与抗体结合，而抗原位点4，6和15虽然能与抗体发生反应，但它们不表现中和活性，尤其是位点4，它虽然在病毒表面，但不诱导产生中和抗体。其他位点不与抗体反应，说明它们可能埋入病毒
非洲马瘟病毒内部排列
表面或虽然暴露于病毒表面，以不被抗体识别的构象形式存在。
2.2　VP5蛋白
VP5蛋白由M6基因编码。M6基因5′-端非编码区的保守序列为5′-GUUAA-3′，此特点也体现在与AHSV相关的BTV和流行性出血热病毒(epizootichaemorrhagicdiseasevirus，EHDV)中。而3′-端非编码区的保守序列为5′-ACAUAC-3′，唯一的例外是AHSV-6，它的3′-端多一个胞嘧啶核苷酸，为5′-ACAUACC-3′。M6基因的ORF编码蛋白的分子质量约56.9ku。
AHSV-6，AHSV-4，BTV-10和EHDV-1的VP5氨基酸序列有较高的一致性[8]。3个保守区域位于N端(1aa～123aa)，中部(192aa～273aa)和C端(438aa～491aa)。这些保守区域可能与VP2或VP7相互作用，从而保持病毒结构的稳定性。作为一个外壳蛋白，ASHV各血清型之间的VP5蛋白有很高的相似性，VP5被VP2蛋白包围，不能与宿主发生中和反应。
VP5蛋白根据疏水性分布图分为两个部分[8]，N端区域(1aa～220aa)和C端区域(约280aa～505aa)，中间是一个丙氨酸-甘氨酸富集区(200aa～270aa)作为铰链将两部分连接。N端为螺旋状，而C端是球形结构。这些区域在蛋白相互作用的分子内和分子间起稳定分子结构的作用。VP5的重要功能是与更保守的核心蛋白相互作用，以及补偿VP2蛋白的变化。VP5能间接影响病毒的血清型，它与VP2相互作用，改变VP2的构象，从而引起病毒血清学特性的变化。
VP5在昆虫细胞中单独表达或与VP2共表达都能诱导产生AHSV特异性中和抗体[9]。VP5蛋白免疫显性最明显的区域在N端的330个残基中，有两个抗原区域，151aa～200aa和83aa～120aa，分为8个抗原位点，中和表位在85aa～92aa和179aa～185aa。前一个中和表位在不同的环状病毒中高度保守，它的单克隆抗体能识别BTV和EHDV的VP5蛋白。
2.3　VP7蛋白和VP3蛋白
VP7蛋白和VP3蛋白分别由S7和L3基因编码，是该病毒主要的内衣壳蛋白。VP7在ASHV各血清中高度保守，是该
非洲马瘟抗原结构
病毒的血清群特异性抗原[10]。MareeS等[11]用重组杆状病毒在昆虫细胞中克隆表达了ASHV-9的VP3和VP7，VP7表达水平高且聚集成独特的晶体，VP3和VP7共表达可在细胞中形成类核心颗粒。AHSVVP7蛋白在感染细胞的胞浆中形成平面六边形晶体，而由重组杆状病毒表达的VP7则形成大的盘片状晶体，在光镜下可见。
在电镜下观察AHSV的VP3和VP7蛋白形成的类核心颗粒与ASHV空核心颗粒非常相似。与ASHV核心不同的是，类核心颗粒有一暗的中央区域，呈典型的20面体对称结构。外层包围着一低电子密度层，在形态上呈结节状突起，并向外延伸，形成有绒毛外观的类核心颗粒。AHSV类核心颗粒的直径约为72nm，与BTV的类核心颗粒在冰冻时电镜下的直径一致，但比ASHV核心颗粒的直径稍大。用VP7单克隆抗体与AHSV类核心颗粒反应，对它进行抗体修饰，电镜下可见每个颗粒都被一层阴影包围，那是VP7单克隆抗体与VP7外壳相互作用形成的。
Wade-Evans等研究了AHSV-9VP7作为亚单位疫苗的应用效果。以提纯的AHSV-9VP7晶体免疫接种小鼠，用AHSV-7攻毒，发现VP7对小鼠的保护作用非常好。用变性的VP7晶体或细菌原核表达的GST-VP7融合蛋白接种所产生的保护作用比用VP7晶体接种所产生的保护作用要弱，说明VP7蛋白的构象对蛋白的功能有重要作用。而来自用AHSV-9VP7免疫的Balb/c小鼠的被动抗体不能保护新生同系小鼠不受AHSV-7的攻击，这说明抗体可能不是唯一起保护作用的因素。 该病毒有3个非结构蛋白，即NS1，NS2和NS3/NS3A。分别由M5，S8和S10基因编码。
3.1　NS1蛋白
NS1在AHSV中高度保守。Huismans和Els于1979年就发现在环状病毒感染的细胞胞浆中有独特的病毒特异性微管
非洲马瘟病毒重组过程
结构，它由NS1组成。在BTV感染的细胞中存在着大量此类微管，主要在胞核附近或周围。这些形态结构黏附在细胞骨架的中间丝上。它们的作用可能是把成熟病毒粒子从病毒包涵体运到细胞膜，而后由NS3的作用将病毒释放，或作为分子伴侣防止在次要蛋白(VP1，VP4和VP6)与病毒的基因组正确合并前组装核心颗粒。
BTV和EHDV的NS1用重组杆状病毒在昆虫细胞中表达后都形成了微管。BTV的NS1微管直径52.3nm，由NS1二聚体形成的螺旋组成，每个螺旋有22个NS1二聚体。Maree和Huismans用杆状病毒在昆虫细胞中表达AHSV-6NS1，并用蔗糖梯度密度离心沉降分析NS1微管，在200S～400S处收集到大量目的片段，说明表达的NS1蛋白以微粒或聚合体形式存在于感染细胞中。虽然NS1是这些片段最主要的蛋白成分，但也有数量不等的某些其他蛋白，推测为杆状病毒的蛋白。
在200S～400S的NS1复合物中，微管的平均直径为23nm±2nm，长度最长可达4μm。长度不等可能是由于提纯过程中发生了断裂，这也可能是NS1在蔗糖梯度中有不同沉降系数的原因。在电镜下观察，AHSV微管的精细结构与BTV和EHDV微管在外观上很不相同。AHSV微管有一内部结构，呈细微的网状交叉波纹状。每个微管的中央区域有交替伸展的电子密度，而低密度区表示微管的空腔。微管的边缘平滑，界线分明，无可见的亚单位结构。在更宽的BTV微管(68nm)和EHDV微管(52nn)中无梯状或分节段的外观。中空环状结构可能表示微管的横切面或大微管的非常短的小节段。这些结构的直径与ASHV微管相符，其空腔直径约为7nm。
在200S～400S片段中还有少量杆状病毒的特异性微管。这些微管与AHSV微管明显不同，它们更大(直径40nm)，且精细结构也不同。可用抗体鉴定AHSV微管。将微管固定在网格上，用ASHV-6抗血清与之结合。由于抗体与NS1结合，电镜下观察可见在NS1微管周围有暗影，而杆状病毒微管则无。
NS1微管在0.2mol/L和更高浓度的CaCl2中不稳定，只能见到无定形的蛋白聚集物。在1mol/L的NaCl中，只能见到少量微管，它们的长度明显减小，环状形态非常多。在缓冲液中或pH8.0～8.5之间，微管形态也受到严重影响，长度减小，精细结构消失。NS1微管能耐受相对低的pH，但在碱性条件下，它们比BTV微管更易降解。在pH5.0～5.5之间，微管的长度减小，而表面则变得不平滑。在pH5.0或更低时，微管变性，NS1聚集成无定形的蛋白聚集物。
3.2　NS3/NS3A蛋白
与NS1和NS2的高表达水平相比，两个最小的非结构蛋白NS3和NS3A在感染细胞中合成量很少。这两个相关的蛋 白由S10基因上两个同相重叠的开放阅读框编码，两者唯一的不同是NS3的N末端比NS3A多10个氨基酸。NS3存在于感染细胞的胞膜中，特别是在Vero细胞胞膜上的AHSV释放位点，说明NS3与病毒的形态发生和释放有关。病毒释放可先于细胞病变效应或细胞溶解而发生。由重组杆状病毒表达的AHSVNS3是膜相关蛋白，它的定位不依赖于AHSV颗粒的存在。此外，ASHVNS3用重组杆状病毒表达时只合成24ku的NS3蛋白，不合成NS3A。
AHSVNS3的变异率在AHSV各蛋白中仅次于外衣壳蛋白VP2[12]。ASHV-8的NS3型间变异率达27.6%，而ASHV-4的NS3型间变异率只有15%。型间变异率大可用来区分同型病毒的亚群。NS3序列的差异可用于区分同种血清型的野毒株和弱毒活疫苗株，2.3%～9.7%的变异率就足以进行区分，尤其是与系统进化分析联合应用时。
ASHVNS3的种系发生研究将NS3蛋白分成3个不同的种系发生谱系，命名为α，β和γ[13]。AHSV-4，5，6，8和9的NS3属α，ASHV-3，7和8的NS3属β，ASHV-2的NS3属γ。虽然3个NS3进化群区别明显，但是某一特定AHSVNS3属于哪个进化群并不是只由病毒血清型决定。AHSV的基因重排可以解释一些较大的变异率。基因重排在分节段基因组的病毒中是自然发生的，如正黏病毒(Orthomyxovirus)和呼肠病毒。多个ASHV血清型混合感染斑马和马都可能使得S10片段在不同血清型之间发生重组。NS3表型群的血清型分组提示那些在同一NS3进化群中的血清型病毒更易发生S10基因的交换。
AHSV-3至9的NS3长为217aa，而ASHV-2的NS3蛋白则有218aa。NS3的保守区域包括NS3A的甲硫氨酸起始密码子，一个脯氨酸富集区(22aa～34aa)，43aa～92aa的高度保守区，以及可形成跨膜螺旋的两个疏水结构域(116aa～137aa和154aa～170aa)[14]。这些结构特征在其他环状病毒包括BTV的NS3蛋白中很普遍。BTVNS3的两个疏水区域跨越胞膜[15]。BTVNS3还有糖基化位点，此糖基化作用可以阻止BTVNS3降解[15]。除了一些保守特性，AHSVNS3与BTVNS3有很大的不同。没有证据表明AHSVNS3的糖基化有重要作用，因为某些病毒血清型的NS3没有推测的糖基化序列。BTVNS3在杆状病毒表达系统中高水平表达，而AHSVNS3的表达水平低，只能以免疫印迹或放射性标记法来检测。
AHSVNS3中大部分有差异的氨基酸存在于3个区域，即N端的43个氨基酸，93aa～153aa之间和C端的15个氨基酸。变异最大的区域(变异率为82.4%)位于136aa～153aa之间。ASHV除了AHSV-2，所有血清型的NS3蛋白在第123aa处有一保守的半胱氨酸，ASHV-2NS3蛋白的半胱氨酸在第120aa处，而第2个半胱氨酸(164aa)在所有血清型中都保守。此外，还有一个高度保守的N-十四烷基化基序(60aa～65aa或59aa～64aa)，位于蛋白在细胞膜上的锚定区域。在十四烷基化基序的末端是一个带阳性电荷的氨基酸区域。这两个特点都在上述所说的43aa～92aa的高度保守区域内。与其它环状病毒的NS3蛋白比较，所有这些蛋白的氨基末端区域的N-十四烷基化基序高度保守。仅仅十四烷基化还不能给蛋白提供足够的能量使之附着在磷脂双层膜上。其他病毒的膜相关/结合蛋白，如Ⅰ型人类免疫缺陷病毒(Humanimmunodeficiencyvirus，HIV-1)的Gag蛋白和劳氏肉瘤病毒的Src蛋白，含有一个碱性氨基酸区域，它能稳定膜的相互作用。所有环状病毒NS3蛋白中有一个类似的二联基序，它可能是NS3蛋白的膜靶向信号。
ASHVNS3的两个疏水区与细胞毒性效应有关。任意一个疏水区的变异不会改变蛋白对膜的靶向性，但能解除它们在膜上的锚定，从而阻止它们在细胞表面的定位并消除它们的细胞毒性效应。杆状病毒表达的AHSVNS3对昆虫细胞(Spodopterafrugiperda，Sf9细胞)的细胞毒性效应是通过改变细胞膜的通透性而实现的。