方滿新 (宜春學(xué)院 生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院,江西 宜春 336000)
口蹄疫(foot-and-mouth disease,FMD)是由口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus,FMDV)引起的牛、綿羊、山羊、豬等偶蹄類動物最具傳染性的病毒性疾病之一,在許多國家,造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失,世界動物衛(wèi)生組織(OIE)列為必須通報的傳染病,中國政府將其規(guī)定為一類動物疫病?,F(xiàn)階段針對FMD有效的防控策略主要是疫苗接種及屠宰染疫動物,但由于當(dāng)前FMD疫苗局限性,F(xiàn)MDV感染對養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展依然構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
在FMDV感染過程中,病毒一方面需要利用宿主細(xì)胞成份為其感染復(fù)制創(chuàng)造有利環(huán)境,同時宿主在病毒進入自身后,會啟動其防御機制抵抗、削弱、甚至清除病毒感染。隨著FMDV和宿主互作研究的分子生物學(xué)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,F(xiàn)MDV與宿主相關(guān)作用的機制被相繼探明,了解FMDV感染復(fù)制機制影響因素對于開發(fā)新的預(yù)防和治療策略及新靶點具有重要意義,因此,基于現(xiàn)有研究成果,現(xiàn)總結(jié)分析最近幾年在FMDV感染與復(fù)制調(diào)控影響因素方面的研究新進展,以期為FMDV有效防控研究提供參考。
FMDV是一種正二十面體單股正鏈RNA病毒,無囊膜,屬小RNA病毒科口蹄疫病毒屬,基因組RNA全長約8.5 kb。FMDV基因組由5′端非編碼區(qū)(5′-UTR)、1個長開放閱讀框(ORF)和3′端非編碼區(qū)(3′- UTR)及Poly(A)尾巴組成。開放閱讀框編碼的多聚蛋白前體被病毒編碼的蛋白酶(Lpro和3Cpro)裂解,產(chǎn)生多種不同的蛋白以及前體物質(zhì),包括4種結(jié)構(gòu)蛋白(VP1、VP2、VP3和VP4)、至少10種非結(jié)構(gòu)蛋白(L、2A、2B、2C、3A、3B1、3B2、3B3、3C和3D)等。
FMDV在宿主細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制步驟主要包括與細(xì)胞受體結(jié)合,脫殼,病毒RNA進入細(xì)胞漿,病毒蛋白合成以及病毒RNA復(fù)制,最后裝配成完整的子代病毒粒子。病毒感染起始首先進行的是病毒與受體吸附,F(xiàn)MDV通過病毒粒子VP1 G-H環(huán)中受體結(jié)合基序RGD與易感細(xì)胞膜上的表面受體整聯(lián)蛋白或硫酸乙酰肝素發(fā)生特異性結(jié)合,隨后病毒粒子通過細(xì)胞胞飲跨過細(xì)胞膜進入細(xì)胞,病毒粒子在細(xì)胞質(zhì)中包裹于膜泡內(nèi),在膜泡表面形成孔狀結(jié)構(gòu)后,病毒RNA通過孔狀結(jié)構(gòu)進入細(xì)胞質(zhì),但進入細(xì)胞質(zhì)的病毒RNA不能單獨完成病毒復(fù)制和以mRNA為模板翻譯病毒蛋白,需通過劫持利用宿主細(xì)胞核糖體和翻譯起始因子合成病毒蛋白。FMDV基因組5′-UTR的IRES核心功能區(qū)結(jié)合核糖體亞基和真核翻譯起始因子形成病毒翻譯起始復(fù)合物,起始復(fù)合物沿著病毒正鏈RNA移動,通過復(fù)雜的生化反應(yīng)和構(gòu)象變化啟動病毒多聚蛋白的合成及延伸,在延伸的同時多聚蛋白通過多種蛋白酶進行初級和次級裂解,首先裂解成P1、2BC和P3前聚蛋白,P1再通過蛋白酶裂解成VP1、VP0以及VP3,2BC 裂解成2B和2C,P3生成3A、3B、3Cpro以及 3Dpol,隨后病毒RNA復(fù)制啟動,包括形成復(fù)制復(fù)合體及復(fù)制引物,病毒復(fù)制復(fù)合體中3D聚合酶催化病毒負(fù)鏈RNA合成,進而以新合成的負(fù)鏈RNA作為模板合成正鏈RNA,隨后將合成的病毒蛋白與正鏈RNA包裝形成病毒粒子并通過裂解性方式破壞細(xì)胞而釋放。
FMDV作為高度依賴于宿主細(xì)胞的寄生生物,在感染宿主細(xì)胞的過程中,其病毒蛋白或基因組廣泛地與促進或阻礙病毒復(fù)制的宿主因子相互作用,這種病毒-宿主之間互作的平衡趨勢決定了病毒的最終命運。通過研究FMDV與宿主細(xì)胞因子間的相互作用可以加深對FMDV的認(rèn)識,是當(dāng)前該領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點和重點。
2.1 促進FMDV感染與復(fù)制的宿主因子在FMDV感染過程中,病毒已經(jīng)發(fā)展出非常復(fù)雜的機制來破壞宿主防御,并從細(xì)胞機制中招募蛋白質(zhì)因子支持自身復(fù)制。先天免疫是宿主抵御致病性感染的第一道防線。干擾素(IFNs)是由病毒感染或其他刺激物誘導(dǎo)宿主細(xì)胞分泌的一類可溶性糖蛋白,干擾素刺激基因(ISGs)是一組受IFNs調(diào)控的抗病毒基因,其蛋白產(chǎn)物在病毒復(fù)制周期不同階段直接或間接抑制病毒繁殖。在病毒感染后,宿主免疫系統(tǒng)采用的主要防御策略是誘導(dǎo)Ⅰ型IFN,IFNs與細(xì)胞膜上的特異性受體結(jié)合,觸發(fā)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)和調(diào)控ISGs表達,最終發(fā)揮抗病毒功能。在感染過程中,F(xiàn)MDV能夠操縱宿主細(xì)胞進行病毒復(fù)制和逃避宿主免疫反應(yīng)。MicroRNA(miRNA)是由兩種RNaseⅢ蛋白Drosha和Dicer產(chǎn)生的非編碼RNAs,長度約為22 nt,在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中起重要作用。研究表明miRNA可以直接或間接調(diào)控病毒感染。REN等[1]和WANG等[2]等分別發(fā)現(xiàn)FMDV感染可直接上調(diào)miR-4331-5p和miR-4334-5p表達,轉(zhuǎn)染miR-4331-5p和miR-4334-5p模擬物或抑制劑可促進或抑制FMDV復(fù)制。機制研究表明miR-4331-5p通過抑制Ⅰ型IFN途徑促進FMDV復(fù)制,ID1是miR-4334-5p直接靶點,通過調(diào)節(jié)IFN通路抑制FMDV復(fù)制,這些發(fā)現(xiàn)為在FMDV感染過程中通過靶向目標(biāo)miRNA以干擾病毒復(fù)制提供可能途徑[3-4]。
DDX56解旋酶(DDX56)是一種RNA解旋酶,DDX56與FMDV非結(jié)構(gòu)蛋白3A互作抑制IRF3磷酸化進而抑制Ⅰ型IFN,促進FMDV復(fù)制[5-6];多聚胞嘧啶結(jié)合蛋白2(PCBP2)被發(fā)現(xiàn)與FMDV VP0相互作用,促進PCBP2降解天然免疫接頭蛋白VISA,抑制IFN-β產(chǎn)生[7];FMDV前導(dǎo)蛋白酶(Lpro)與轉(zhuǎn)錄因子活性依賴性神經(jīng)保護蛋白(ADNP)互作并抑制IFN和ISG的表達[8];宿主蛋白程序性細(xì)胞死亡因子10(PDCD10)負(fù)調(diào)控Ⅰ型IFN通路信號分子及下游ISGs轉(zhuǎn)錄,抑制Ⅰ型IFN產(chǎn)生,從而促進FMDV復(fù)制[9]。 ZHANG等[10]揭示p53基因在FMDV復(fù)制及對小鼠致病性中的生物學(xué)功能,發(fā)現(xiàn)在感染早期,F(xiàn)MDV經(jīng)非MDM2特異性泛素化-蛋白酶體途徑抑制p53基因表達,宿主主要以炎癥反應(yīng)抵抗感染。長期感染中,F(xiàn)MDV有效復(fù)制需要p53,p53缺失抑制FMDV復(fù)制,p53敲除細(xì)胞免疫相關(guān)基因IFNB-1、IRF-3、ISRE、TNF、IL6、RIG-I、MDA-5等表達增強,從而抑制FMDV復(fù)制,并促使小鼠對FMDV感染更具抵抗力,顯示p53為FMDV抑制先天免疫進而實現(xiàn)有效復(fù)制所必需。
此外,其他一些FMDV誘導(dǎo)并促進其復(fù)制的宿主因子包括熱休克蛋白家族B成員1(Hspb1)基因[11]、腫瘤進行性位點2(TPL2)[12]、多聚(rC)結(jié)合蛋白2[13]、宿主核糖體蛋白SA[14]等,其中多聚(rC)結(jié)合蛋白2與VP0相互作用,宿主核糖體蛋白SA與FMDV衣殼蛋白VP1互作,均可促進病毒復(fù)制。
2.2 抑制FMDV感染與復(fù)制的宿主因素在病毒感染的細(xì)胞中,宿主限制因子通過多種途徑在病毒生命不同階段與病毒相互作用,從而干擾阻斷病毒復(fù)制。一方面,許多宿主限制因子通過增強IFN或ISGs表達來抑制FMDV復(fù)制。研究表明FMDV通過Cdh1介導(dǎo)的泛素化促進DNA結(jié)合抑制劑1(ID1)降解以促進其復(fù)制。機制研究顯示叉頭框蛋白O1(FOXO1)作為ID1伴侶,抑制IFN調(diào)節(jié)因子3表達和IFN產(chǎn)生,進一步研究發(fā)現(xiàn)ID1通過HDAC4介導(dǎo)的去乙?;种艶OXO1轉(zhuǎn)錄活性,促進IFN產(chǎn)生和抗病毒免疫應(yīng)答[15]。其他還包括早期生長反應(yīng)基因-1(EGR1)[16]、酯酶D(ESD)[17]、膜聯(lián)蛋白A1(ANXA1)[18]等通過增強Ⅰ型IFN途徑信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制FMDV復(fù)制。
另一方面,許多宿主蛋白通過與病毒蛋白的相互作用來抑制FMDV復(fù)制。 FMDV結(jié)構(gòu)蛋白VP1在病毒誘導(dǎo)抗體應(yīng)答、吸附和侵入過程中發(fā)揮重要作用。一些宿主因子通過與VP1互作抑制FMDV復(fù)制,LIU等[19]鑒定與VP1相互作用的宿主細(xì)胞蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶3(STK3),顯示VP1羧基末端(氨基酸180-214)是其與STK3互作的關(guān)鍵并抑制病毒復(fù)制;此外FMDV VP1互作蛋白DNAJA3,DNAJA3的J結(jié)構(gòu)域氨基酸(aa)1-168和VP1賴氨酸208(K208)位點對DNAJA3與VP1相互作用至關(guān)重要。進一步機制研究揭示DNAJA3通過誘導(dǎo)VP1溶酶體降解,并減弱其在β-IFN信號通路中的拮抗作用,抑制FMDV復(fù)制[20]。FMDV VP1與TPL2互作,并抑制TPL2 Thr290位點介導(dǎo)的IRF3/IFN-β信號通路,促進病毒復(fù)制[21]。TPL2、p105和ABIN2的三聚體復(fù)合物對于維持TPL2穩(wěn)態(tài)水平和宿主細(xì)胞對病原體的反應(yīng)至關(guān)重要。HAO等[22]確定TPL2激酶結(jié)構(gòu)域中的268~283氨基酸是與VP1互作所必需的,VP1破壞TPL2-p105-ABIN2復(fù)合物的穩(wěn)定性,通過降解TPL2并破壞其復(fù)合物的抗TPL2抗病毒活性。
其他宿主蛋白與病毒蛋白互作還包括FMDV非結(jié)構(gòu)蛋白2B與親環(huán)蛋白A(CypA)相互作用,CypA通過蛋白酶體途徑降低FMDV-Lpro和3A水平,調(diào)節(jié)病毒復(fù)制[23];3B蛋白與病毒RNA傳感器RIG-I相互作用,3B蛋白對RIG-I介導(dǎo)免疫信號的抑制降低IFN-β、ISGs和促炎性細(xì)胞因子表達,進而促進FMDV復(fù)制[24];FMDV 3A的N末端15~21氨基酸殘基負(fù)責(zé)3A和波形蛋白之間的相互作用并負(fù)調(diào)節(jié)FMDV復(fù)制[25];RNA解旋酶DDX1與病毒蛋白3D相互作用并以ATP酶/解旋酶活性依賴的方式抑制FMDV復(fù)制[26]。
FMDV作為RNA病毒,其蛋白的翻譯是依賴其5′端非翻譯區(qū)翻譯調(diào)控的順式作用元件——內(nèi)部核糖體進入位點(IRES)以非帽依賴性方式完成,IRES介導(dǎo)的翻譯起始是RNA病毒復(fù)制的關(guān)鍵步驟之一,口蹄疫IRES屬于Ⅱ型IRES,F(xiàn)MDV IRES強烈依賴于細(xì)胞解旋酶和IRES轉(zhuǎn)錄因子(ITAFs),內(nèi)部啟動的調(diào)節(jié)需要ITAF與IRES相互作用,其過程涉及病毒與宿主細(xì)胞蛋白之間復(fù)雜的聯(lián)系且與病毒的嗜性和毒力相關(guān),是近年來病毒學(xué)研究的熱點領(lǐng)域之一。 RNA解旋酶23(DDX23)是一種宿主核螺旋酶,F(xiàn)MDV感染抑制了DDX23表達,進一步研究顯示DDX23直接與FDMV IRES結(jié)合,對FMDV IRES依賴性翻譯有負(fù)面影響,顯示DDX23具有抑制FMDV感染功能,這可能是抗病毒藥物設(shè)計的一個有用靶點,有助于將來探索新的抗病毒策略并生產(chǎn)新型疫苗[27]。SUN等[28]發(fā)現(xiàn)核不均一核糖核蛋白 L(hnRNP L)以其RNA識別基序RRM3-4與IRES結(jié)構(gòu)域D4-5結(jié)合,導(dǎo)致FMDV復(fù)制明顯受到抑制,研究機制顯示hnRNP L抑制病毒RNA合成而不是阻止IRES介導(dǎo)的翻譯起始來抑制FMDV復(fù)制。這些研究不但具有基礎(chǔ)病毒學(xué)理論價值,而且具有臨床病毒學(xué)應(yīng)用潛力;此外一種新的ITAF,即異質(zhì)核核糖核蛋白K(hnRNP K)負(fù)調(diào)控FMDV翻譯和病毒復(fù)制,進一步研究表明hnRNP K的KH2和KH3結(jié)構(gòu)域直接與FMDV IRES的Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ結(jié)構(gòu)域結(jié)合,通過干擾另一個ITAF即多聚嘧啶串結(jié)合蛋白(PTB)的識別而抑制IRES介導(dǎo)的翻譯,hnRNP K介導(dǎo)的抑制作用被病毒3C蛋白酶通過切割hnRNP K Glu-364殘基拮抗[29];宿主蛋白eEF1a與FMDV IRES相互作用并抑制FMDV復(fù)制[30]。
此外,一些研究顯示宿主因子直接抑制FMDV復(fù)制。宿主miR-1307通過破壞病毒結(jié)構(gòu)蛋白VP3穩(wěn)定性和增強宿主天然免疫應(yīng)答抑制FMDV復(fù)制,注射miR-1307-agomir顯著延緩FMDV誘導(dǎo)的乳鼠死亡,表明這種天然內(nèi)源性miRNA對FMD的治療潛力[31]。HAN等[32]發(fā)現(xiàn)FMDV感染后Sec62與IRE1a、RIG-I以及下游抗病毒信號通路激活呈正相關(guān),表明Sec62是一個重要的抗病毒因子,F(xiàn)MDV通過下調(diào)Sec62-IRE1a/RIG-I逃避宿主抗病毒防御機制;宿主Arf6通過阻止FMDV入侵發(fā)揮抗病毒作用,第48位氨基酸是Arf6抑制FMDV入侵的關(guān)鍵位點[33];FMDV感染細(xì)胞Gα12的mRNA和蛋白水平都有所上調(diào)并抑制FMDV在PK-15細(xì)胞上復(fù)制[34];TPL2基因敲除有利于FMDV復(fù)制[35]。
除了宿主因子直接抑制FMDV復(fù)制外,F(xiàn)MDV也在感染后拮抗部分宿主因子以利于其復(fù)制。NOD2是NOD樣受體家族重要成員,研究首次揭示FMDV感染可以激活NOD2介導(dǎo)的IFN和NF-κB信號通路,F(xiàn)MDV 2B、2C和3Cpro蛋白拮抗NOD2抗病毒作用,降低NOD2蛋白表達,并鑒定出2B、2C與NOD2的互作位點為2B的aa105~aa114和2C的aa116~260 段[36];受體相互作用蛋白2(RIP2)是NOD2下游的一種特異性銜接分子并抑制FMDV復(fù)制,在FMDV感染過程中對IFN-β和NF-κB信號通路的激活發(fā)揮了重要作用,F(xiàn)MDV 2b、2C、3Cpro和Lpro蛋白是導(dǎo)致RIP2蛋白減少的主要原因[37]; 過氧化物酶-6(PRDX6)過表達抑制FMDV復(fù)制,病毒3Cpro誘導(dǎo)PRDX6降解以拮抗PRDX6介導(dǎo)的抗病毒功能[38];核苷二磷酸激酶1(NME1)抑制FMDV復(fù)制,2B和VP4蛋白被鑒定為誘導(dǎo)NME1減少的病毒因子[39]。
近幾年在研究FMDV和宿主因子關(guān)鍵互作方面已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進展,上述研究從miRNA、基因及蛋白等多方面研究了宿主因素在調(diào)控FMDV感染復(fù)制中的促進與抑制作用以及FMDV在感染后通過操縱不同的宿主因子抑制抗病毒應(yīng)答,這些研究將有助于深入理解FMDV致病與機體抗病相關(guān)機制及探索一些有前途的抗病毒靶點,用于FMDV感染的診斷和治療。
在FMDV基因組結(jié)構(gòu)中,成熟病毒粒子的形成需要結(jié)構(gòu)蛋白、非結(jié)構(gòu)蛋白參與病毒RNA復(fù)制。在非結(jié)構(gòu)蛋白中,3A蛋白在N-末端區(qū)域沒有發(fā)現(xiàn)缺失,但在C-末端部分發(fā)現(xiàn)了大量的缺失和替換。3A蛋白的某些缺失與FMDV的宿主范圍和毒力有關(guān),也有研究表明一些分離株在3A的C末端編碼區(qū)有不同的缺失,表明這些缺失對FMDV的傳染性不是必需的[40]。最近的觀察進一步揭示了3A的C末端區(qū)域(aa81~153)對于FMDV細(xì)胞培養(yǎng)復(fù)制是可有可無的[41]。雖然這項研究首次表明FMDV能夠耐受3A中73個氨基酸的缺失,但3A中完整的C末端區(qū)域(aa77~153)高度可變,容易發(fā)生缺失和突變。LI等[42]研究發(fā)現(xiàn)aa80~153和aa77~153缺失以及3A-L76I和3A-L76V的替換不影響傳染性病毒的產(chǎn)生,確認(rèn)3A蛋白的aa77~153而不是aa81~153對于FMDV在細(xì)胞培養(yǎng)中的復(fù)制是非必要的,本研究對今后FMD標(biāo)記疫苗的研制和外源基因的表達具有重要意義。
在發(fā)現(xiàn)弱毒ZBatt株與其親本強毒株毒力衰減中編碼3A蛋白的基因組變化的基礎(chǔ)上,GAO等[43]研究3A蛋白變化對兔化弱毒株ZBatt病毒復(fù)制和感染的影響,通過將強毒株ZBatt病毒的3A基因?qū)肫淙醵疽呙鏩Batt株,數(shù)據(jù)顯示3A蛋白的變化可能與ZB病毒的減弱有關(guān),3A蛋白的突變影響ZB病毒在自然宿主細(xì)胞中的復(fù)制能力和毒力,ZBatt病毒的3A蛋白被認(rèn)為是毒力主要決定因素之一。FMDV的多蛋白翻譯在兩個不同的起始點(Lab-AUG和Lb-AUG)起始,YUAN等[44]將Lb起始的AUG突變?yōu)槎喾N非AUG密碼子(UGG、AUC、CUG和AAA),獲得了4個經(jīng)Lb-AUG修飾的FMDV突變體,分析顯示FMDV突變體在BHK-21細(xì)胞中的生長及病毒滴度與野生型(WT)病毒無顯著性差異。在PK-15細(xì)胞中,F(xiàn)MDV突變體K4m和K9m病毒產(chǎn)量明顯低于WT病毒,進一步研究顯示這種減毒表型與延遲eIF4GI切割和抑制IFN表達能力降低相關(guān),由于前導(dǎo)蛋白(L)負(fù)責(zé)eIF4GI的切割和IFN表達的抑制,因此在FMDV突變體感染期間檢測體內(nèi)L蛋白的合成,顯示Lb-AUG修飾對L蛋白翻譯活性有負(fù)面影響,F(xiàn)MDV起始密碼子的精確工程化為生產(chǎn)滅活抗原疫苗提供了一個安全平臺。
其他一些參與豬流行性腹瀉病毒(PEDV)感染與復(fù)制的病毒自身因子包括O型FMDV VP3G-H環(huán)中氨基酸突變(VP3上第3 174位特征性氨基酸突變)影響O型FMDV感染宿主細(xì)胞的毒力及其內(nèi)吞作用路徑[45]。許多RNA病毒編碼一種校對缺陷的低保真RNA依賴性聚合酶(RdRp),以適應(yīng)不斷變化的病毒環(huán)境和阻礙抗病毒治療。3Dpol是FMDV RdRp,3DpolN-末端編碼一個核定位信號(NLS)序列MRKTKLAPT,對蛋白質(zhì)導(dǎo)入宿主細(xì)胞核起重要作用,分析表明T19和L21 3Dpol氨基酸對于維持FMDV聚合酶的保真度和確保FMDV基因組可靠復(fù)制有重要作用[46]。
FMD是一種急性、烈性傳染病,其流行快速,染病率極高,不易控制和消滅。FMDV包括7個血清型:A型、O型、Asia1型、C型、南非(SAT)1,2,3型;此外,每個血清型內(nèi)分化出許多亞型,不同血清型之間幾乎沒有交叉免疫性。目前,抗FMDV感染的抗病毒藥物的開發(fā)正在積極探索并取得一定進展,通過幾種替代策略如抗病毒藥物、小RNA干擾療法等或許有助于解決疫苗局限性問題。
高三尖杉酯堿為一種極具吸引力的抗病毒藥物,GONG等[47]研究證實高三尖杉酯堿在IBRS-2細(xì)胞中以劑量和時間依賴性的方式抑制FMDV感染復(fù)制,為其在病毒感染早期可能作為抗病毒藥物提供了初步證據(jù);抗菌肽具有廣泛的抗菌、抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)生物活性,研究發(fā)現(xiàn)合成的斜帶石斑魚抗菌肽epinicin-1(Epi-1)對FMDV有很好的抗感染作用,尤其是在病毒吸附時進行Epi-1處理,表明Epi-1可能是一種很有前途的抗FMD藥物[48];此外其他一些廣譜抗病毒藥物表明在體外/體內(nèi)對FMDV有效,包括利巴韋林體外抗FMDV作用與其濃度成正比[49];阿米洛利對2株FMDV具有劑量依賴性的抗病毒活性,而且阿米洛利不抑制FMDV在IBRS-2細(xì)胞中的附著和進入,但能阻止病毒的早期復(fù)制[50];另外還包括阿比隆(ARB)[51]、咪唑立賓[52]、LiCl[53]等對FMDV復(fù)制有抑制作用。
另一方面,肌苷單磷酸脫氫酶(IMPDH)是嘌呤核苷酸生物從頭合成的關(guān)鍵酶,二氫乳清酸脫氫酶(DHODH)催化嘧啶核苷酸從頭合成途徑的第4步反應(yīng),位于線粒體內(nèi)膜上,由于病毒的復(fù)制嚴(yán)重依賴于宿主的核苷供應(yīng),參與核苷酸生物合成的宿主酶可能是抗病毒藥物開發(fā)的潛在靶點,抑制IMPDH可以降低RNA和DNA合成所需的細(xì)胞內(nèi)鳥嘌呤核苷酸水平。LI等[54]探究顯示一種IMPDH抑制劑merimepodib在體內(nèi)外均能有效抑制FDMV感染;GONG等[55]評估兩種IMPDH抑制劑(AVN-944和霉酚酸酯)和一種DHODH抑制劑(特立氟胺)對FMDV體外復(fù)制的影響,表明這些化合物能有效抑制FMDV(O/MY98/BY/2010和A/GD/MM/2013)感染且具有廣譜性。
RNA干擾(RNAi)是目前正在探索的抑制FMDV復(fù)制和傳播的方法之一,RNAi可以通過短發(fā)夾狀RNA或人工小RNA(amiRNAs)來實現(xiàn)。通過在建立穩(wěn)定細(xì)胞系基礎(chǔ)上,表達針對FMDV基因組3個功能區(qū)(IRES、3B3和3D)的amiRNAs,結(jié)果表明以3D聚合酶為靶點的amiRNA相對更有效[56];利用RNAi技術(shù)構(gòu)建和篩選表達整合素β6亞單位特異性小干擾RNA分子(siRNAs)質(zhì)粒,表明RNAi技術(shù)可能通過降低FMDV受體整合素β6的表達來抑制PEF細(xì)胞內(nèi)病毒的復(fù)制[55];通過設(shè)計一種短干擾RNA(siRNA)靶向FMDV-IRES中相對保守區(qū)域,結(jié)果顯示設(shè)計的siRNA以濃度依賴方式抑制FMDV介導(dǎo)的翻譯,為了維持這種抑制作用,設(shè)計了一種短發(fā)夾RNA(shRNA)慢病毒表達載體并顯示在細(xì)胞培養(yǎng)中,慢病毒shRNA載體可顯著抑制FMDV-IRES活性達2周[58];齊興財?shù)萚59]選取以O(shè)型FMDV ON株3C、3D、VPl蛋白基因作為靶基因,顯示慢病毒介導(dǎo)siRNA抑制O型FMDV ON株病毒復(fù)制,在細(xì)胞的水平上挑選出有效抑制ON株FMDV復(fù)制的基因干擾片段,并成功制備慢病毒干擾載體,為后續(xù)抗FMDV的轉(zhuǎn)基因羊生產(chǎn)培育奠定了試驗基礎(chǔ)。此外,通過研究豬瘟病毒(CSFV)與FMDV共感染對FMDV復(fù)制的影響,發(fā)現(xiàn)豬瘟病毒C株共感染FMDV能夠抑制FMDV復(fù)制,為進一步研究CSFV和FMDV共感染的分子機制奠定了基礎(chǔ)[60]。
上述這些研究從化合物及小RNA干擾療法等不同方面探討了不同外源性因素對FMDV感染與復(fù)制的調(diào)控抑制,表明這些因素作為一種潛在的有效策略,可用于開發(fā)新的抗FMDV感染藥物,未來這些外源性因素在動物體內(nèi)是否具有抗病毒作用及機制尚需進一步研究。
在病毒-宿主漫長互作過程中,病毒為了與宿主共存進化出了許多策略逃避宿主的防御,正如以上綜合分析可知,F(xiàn)MDV利用自身結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白,參與其誘導(dǎo)產(chǎn)生的宿主過程,劫持、抑制或降解多種宿主蛋白,負(fù)調(diào)控免疫因子的產(chǎn)生,以多種途徑突破宿主天然免疫防線,從而有利于其復(fù)制;另一方面,宿主細(xì)胞作為FMDV生命活動的載體,在感染后動用高度復(fù)雜的防御系統(tǒng)來抵御FMDV的入侵,開展FMDV與宿主相互作用的研究,揭示更多FMDV與宿主互作機制,有助于深入洞悉FMDV感染與宿主抗感染的內(nèi)在聯(lián)系,為揭示病毒的致病機制和發(fā)現(xiàn)新的抗病毒靶標(biāo)奠定基礎(chǔ)和提供思路,也對疫苗研發(fā)提供理論指導(dǎo)。FMDV與宿主的互作機制等及其致病問題將一直是研究的重點。