李英利,常繼濤,于 力
(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所獸醫(yī)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/大動(dòng)物病研究室,黑龍江 哈爾濱 150001)
牛腸道病毒(Bovine enterovirus,BEV)是小RNA病毒科腸道病毒屬的成員。病毒粒子呈球形,二十面體,無(wú)囊膜,完整病毒粒子直徑約為25 nm~30 nm。病毒基因組為不分節(jié)段的單股正鏈RNA,全長(zhǎng)約為7.5 kb,可直接作為mRNA翻譯出一個(gè)多聚蛋白,經(jīng)過(guò)一系列降解,產(chǎn)生4種結(jié)構(gòu)蛋白(VP1、VP2、VP3和 VP4)和 7種非結(jié)構(gòu)蛋白(2A、2B、2C、3A、3B、3C 和 3D)[1]。1959年 Moll和Davis首次分離到BEV[2],隨后其他國(guó)家也相續(xù)有BEV的分離報(bào)道[3-5]。1988年Earle等首次發(fā)表了BEV的全基因組序列[6],目前在GenBank登錄的全基因組序列有12條。1993年,Smyth等獲得了BEV粒子的晶體,并且展示了它的三維立體形態(tài)[7]。BEV對(duì)酸堿和溫度具有較強(qiáng)的耐受能力。Sedmak等發(fā)現(xiàn)BEV是小鼠許多腫瘤疾病的融瘤因子[8]。因此,BEV在腫瘤疾病的防制和病毒載體的開發(fā)上具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本研究從采自我國(guó)部分地區(qū)奶牛場(chǎng)的牛糞便拭子樣品中分離出一株BEV,該病毒的分離在國(guó)內(nèi)尚屬首次。
1.1 病料及實(shí)驗(yàn)材料 牛糞便樣品系2008年采自內(nèi)蒙古某奶牛場(chǎng),-70℃凍存;MA104細(xì)胞為本研究室保存;培養(yǎng)液為含8%胎牛血清的DMEM。
1.2 主要試劑 PrimeSTAR DNA聚合酶、Primescript反轉(zhuǎn)錄酶、Oligo(dT)引物均購(gòu)自TaKaRa公司;TRIzol購(gòu)自Gibco BRL公司;DNA膠回收試劑盒購(gòu)自上海華舜生物工程有限公司。
1.3 樣品處理 采集的糞便樣品,用PBS制成1∶10(W/V)懸液,漩渦振蕩器震蕩,反復(fù)凍融3次,3000 r/min,4℃離心10 min,取上清,用0.22 μm的微孔濾膜過(guò)濾除菌后,-70℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
1.4 病毒的分離培養(yǎng) 經(jīng)處理的糞便樣品,接種MA104細(xì)胞單層,37℃吸附1 h,加入無(wú)血清的DMEM,5%CO237℃培養(yǎng),每天觀察細(xì)胞病變(CPE)。
1.5 病毒粒子的電鏡觀察 取病毒培養(yǎng)物上清,接種單層MA104細(xì)胞,6 h~8 h后,制備超薄切片進(jìn)行電鏡觀察。
1.6 PCR引物的設(shè)計(jì) 參照GenBank中登錄的BEV全基因組序列,選擇保守區(qū)設(shè)計(jì)引物擴(kuò)增包含部分3D基因和全長(zhǎng)3'UTR區(qū)段的上下游引物。6424U24:5'-ATCCAAAGAGAAAGTGAAGAAGGG-3'; 7450L24: 5'-CCGGGGGCCTTTTTTTTTTTTTTT-3'。為調(diào)整下游引物的GC含量,在5'端引入了G、C堿基(引物下劃線部分)。引物由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)公司合成。
1.7 病毒RNA的提取及RT-PCR擴(kuò)增 采用TRIzol試劑按產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行操作提取總RNA。細(xì)胞培養(yǎng)物的總RNA反轉(zhuǎn)錄合成cNDA鏈為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增。PCR擴(kuò)增條件為:94℃ 5 min;94℃30 s、55℃30 s、72℃90 s,共30個(gè)循環(huán);72℃10 min。PCR產(chǎn)物用1.2%瓊脂糖凝膠電泳鑒定。
1.8 DNA序列測(cè)定及分析 RT-PCR產(chǎn)物膠回收純化后,由英駿(中國(guó))生物技術(shù)公司測(cè)序。利用DNAStar軟件分析測(cè)序結(jié)果,并與國(guó)外具有的代表性參考病毒株進(jìn)行序列比較分析。
2.1 病毒的分離 糞便樣品處理后的上清接種MA104單層細(xì)胞中進(jìn)行病毒培養(yǎng)分離。傳至第2代,細(xì)胞出現(xiàn)明顯的CPE,表現(xiàn)為細(xì)胞皺縮變圓、邊緣模糊、集聚和漂落(圖1)。對(duì)分離的病毒進(jìn)行3次蝕斑純化,進(jìn)行下一步的鑒定。
2.2 電子顯微鏡觀察結(jié)果 單層細(xì)胞接種病毒后6 h~8 h,制備超薄切片,進(jìn)行電子顯微鏡觀察。在細(xì)胞質(zhì)中可見勻稱排列的病毒粒子的結(jié)晶,單個(gè)病毒粒子的直徑大約25 nm~30 nm,無(wú)囊膜結(jié)構(gòu)(圖2),與小RNA病毒的形態(tài)特征相符[9]。
2.3 病毒基因RT-PCR擴(kuò)增 經(jīng)過(guò)3次噬斑純化的病毒,抽提RNA,用Oligo(dT)通用引物反轉(zhuǎn)錄合成cDNA第一鏈,用6424U24和7450L24引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,獲得與預(yù)期大小(1026 bp)相符的目的基因片段(圖3)。
2.4 序列比較分析 將PCR產(chǎn)物進(jìn)行核苷酸序列測(cè)定,應(yīng)用DNAStar軟件將測(cè)得的序列與GenBank登錄的BEV不同病毒參考株相應(yīng)序列進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明,擴(kuò)增的目的片段與參考病毒株的核苷酸序列同源性為71.9%~87%,同美國(guó)的Wye-3A株(AY508697)[10]的同源性最高,為87%(圖4)。
本研究從犢牛糞便樣品中分離到1株能夠穩(wěn)定產(chǎn)生CPE的病毒,經(jīng)電鏡觀察、RT-PCR及序列分析鑒定,該分離病毒株為BEV,命名為BHM26。BEV可在患消化系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病及繁殖障礙性疾病的牛體內(nèi)獲得分離,也可以在正常牛體內(nèi)獲得分離,還可在環(huán)境中獲得分離;而且,用BEV分離株進(jìn)行感染試驗(yàn),很難復(fù)制出相應(yīng)的臨床癥狀。因此,目前認(rèn)為,BEV不具有致病性或僅有微弱的致病性。同時(shí),BEV對(duì)酸堿具有較強(qiáng)的耐受能力,在環(huán)境中能夠穩(wěn)定存在,因此具有用于開發(fā)疫苗載體的潛在價(jià)值。
[1]McCarthy F M,Smith G A,Mattick J S.Molecular characterisation of Australian bovine enteroviruses[J].Vet Microbiol,1999,68:71-81.
[2]Moll T,Davis A A.Isolation and characterization of cytopathogenic enteroviruses from cattle with respiratory disease[J].Am J Vet Res,1959,20:27-32.
[3]Carthew P,Martin S J.The iodination of bovine enterovirus particles[J].J Gen Virol,1974,24:525-534.
[4]Dunne H W,Huang C M,Lin W J.Bovine enteroviruses in the calf:an attempt at serologic,biologic,and pathologic classification[J].J Am Vet Med Assoc,1974,164:290-294.
[5]Acar A,Gur S.Seroprevalance of bovine enterovirus type 1(BEV1)in goats in Turkey[J].J Anim Vet Advan,2009,8:1075-1078.
[6]Earle J A P,Skuce R A,Fleming C S,et al.The complete nucleotide sequence of a bovine enterovirus[J].J Gen Virol,1988,69:253-263.
[7]Smyth M,Fry E,Stuart D.Preliminary crystallographic analysis of bovine enterovirus[J].J Mol Biol,1993,231:930-932.
[8]Gerald V S,Milton W T.Oncology effect of bovine enterovirus on mouse and human tumours[J].Nature New Biol,1972,238:7-9.
[9]Martin S J,Johnston M D,Clements J B.Purification and characterization of bovine enteroviruses[J].J Gen Virol,1970,7:103-113.
[10]Goens S D,Botero S,Zemla A,et al.Bovine enterovirus 2:complete genomic sequence and molecular modelling of a reference strain and a wild-type isolate from endemically infected US cattle[J].J Gen Virol,2004,85:3195-3203.