口蹄疫病毒结构蛋白VP1生物信息学分析.pdf
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1、实践Practice54文 蔡维杰 遵义市播州区泮水镇农业农村服务中心VP1是组成口蹄疫病毒衣壳的重要蛋白,具有该病毒的主要抗原位点,其基因序列分析已被广泛用于分子流行病学调查研究。从GenBank数据库检索并下载我国上传的FMDV VP1基因序列36个,以贵州A型FMDV VP1为参考,对蛋白理化性质、二级结构、同源性等进行分析。结果显示VP1基因编码区长度为636bp,共编码212个氨基酸,含有-螺旋、-转角等丰富的二级结构。同源性分析表明我国FMDV VP1基因核苷酸相似性为50.3%99.2%。口蹄疫病毒结构蛋白VP1生物信息学分析前沿1 引言口蹄疫病毒(FMDV)是一种导致偶蹄动物发
2、病的小核糖核酸病毒,具有高度传染性,可通过直接或间接传播。该病毒宿主范围广泛,易感动物包括猪、牛、羊等70余种偶蹄动物,口蹄疫的流行一直影响着许多国家和地区的畜牧业发展1。口蹄疫发病的临床症状包括体温升高,蹄部、舌部和乳头出现水疱性病变,其病毒可通过气溶胶、飞沫在动物间传播,严重威胁公共卫生安全、畜牧业发展、国际贸易。世界动物卫生组织(OIE)将其列为法定报告的A类传染病,我国将其列为一类动物疫病,并实行强制免疫措施。目前发现的口蹄疫毒株包括O、A、C、Asia 1、SAT 1、SAT 2、SAT 3共7种血清型。O、A和C血清型主要出现在欧洲、南美洲、非洲和亚洲;SAT 1、SAT 2和SA
3、T 3通常出现在撒哈拉以南的非洲地区;Asia 1主要流行于亚洲2。我国流行的FMDV血清型多以O型、A型、Asia 1为主,贵州地区现已出现O、A2种血清型。FMDV为正二十面体单链小RNA病毒,无囊膜,基因组全长约8.5kb,编码的多聚蛋白前体可裂解为VP1、VP2、VP3、VP4 4种结构蛋白及L、2A、2B、2C、3A、3B1、3B2、3B3、3C、3D等至少10种非结构蛋白3。VP1、VP2、VP3结合形成衣壳表面结构,VP4形成病毒颗粒的内部结构;结构蛋白VP1位于病毒表面,是病毒吸附、注入、复制的关键衣壳蛋白,在病毒对抗宿主免疫系统功能时发挥重要作用,是FMDV重要的抗原位点,也
4、是FMDV变异的关键蛋白4,其基因序列的分析被广泛用于分子流行病学研究。2 材料与方法2.1 材料登录GenBank数据库,检索FMDV VP1基因,共检索到中国上传的36个FMDV VP1基因序列(登录号分别为:AF095885.1、AF403048.1、AJ131468.1、AJ318832.1、AJ318833.1、AY373583.1、55 PIGS TODAYJuly 2023EU139260.1、HQ652078.1、HQ652079.1、HQ652080.1、JF792356.1、JF837375.1、JQ693476.1、KF450794.1、KX161429.1、KY6967
5、08.1、MG840803.1、MH791315.1、MH791316.1、MH791317.1、MH791318.1、MH807443.1、AJ131666.1、JF792355.1、KF450794.1、MG840802.1、MT447399.1、AF241566.1、DQ156527.1、EF185303.1、EF185304.1、EF187272.1、EF187273.1、EF187274.1、EF428440.1、EU887277.1)。将上述基因序列下载保存为FASTA格式。2.2 方法利用EditSeq、BioEdit等软件对基因序列进行编辑(表1)。以我国贵州毒株A/GZCS/
6、CHA/2018(GenBank:MG840802.1)为参考,利用生物信息学分析软件对其编码的蛋白质进行理化性质、二级结构进行预测分析。使用MegAlign软件对36个FMDV VP1基因序列进行核苷酸同源性分析,经BioEdit序列比对后用MEGA6.0软件对FMDV VP1基因构建系统发育树。氨酸(Ala:11.8%)、亮氨酸(Leu:9.9%);带正电荷氨基酸残基共22个,带负电荷氨基酸残基16个。其分子式可表示为C1040H1648N300O302S6,分子量为23.37871kDa,理论等电点为9.55,该蛋白在哺乳动物体外网织红细胞中的半衰期为7.2h,在酵母体内大于20h,在大
7、肠杆菌体内大于10h。不稳定指数为33.38,脂肪指数为83.82,平均亲水性为0.273。3.2 FMDV VP1二级结构分析使用SOPMA软件进行二级结构分析,FMDV VP1蛋白含有丰富的二级结构,其中-螺旋占25.94%,延伸链占18.87%,-转角占7.55%,随机线圈占47.64%(图1)。软件名称网址/版本功能ExPASy-ProtParamhttps:/web.expasy.org/protparam/蛋白质理化性质SOPMAhttps:/npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_sopma.html蛋白质二级结构
8、BioEdit 7.0.9.0 序列比对MegAlign基因同源性分析MEGA6.0系统进化分析图1 FMDV VP1二级结构表1 生物信息学分析软件3 结果与分析3.1 FMDV VP1理化性质分析使用ExPASy-ProtParam软件对VP1蛋白理化性质进行分析,FMDV VP1基因编码区长度为636bp,共编码212个氨基酸,其中含量较高的氨基酸为丙3.3 FMDV VP1同源性分析使用MegAlign软件对来自我国贵州、四川、台湾等不同地区的36个核苷酸序列进行同源性分析,结果显示我国FMDV VP1基因核苷酸相似性在50.3%99.2%。贵州A/GZCS/CHA/2018(MG84
9、0802.1)与湖北A/HuBWH/CHA/2009(JF792355.1)毒株 VP1基因核苷酸相似度较高(为90.9%);贵州O/GZSD/CHA/2018(MG840803.1)与四川O/SCGH/CHA/2016(KX161429.1)、广西O/GXCX/CHA/2018(MH791316.1)毒株 VP1基因核苷酸相似性较高(分别为91.7%、91.2%);贵州O/GZZY/CHA/2018(MH791318.1)与甘肃O/XJBC/CHA/2017(KY696708.1)毒株VP1实践Practice56前沿基因核苷酸相似性较高(为97.2%),贵州O/CHA/7/2011株(JF
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