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商品蛋鸡J亚群禽白血病病毒分离鉴定及序列分析

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第32卷第5期 2010年5月 中国预防兽医学报 VO1.32.NO.5 May.2010 Chinese Journal of Preventive Veterinary Medicine 商品蛋鸡J亚群禽白血病病毒分离鉴定及序列分析 吴晓平,钱 琨,秦爱建 ,王平平,沈海玉,邵红霞,金文杰 (扬州大学兽医学院,江苏扬州255009) 摘要:为了解商品蛋鸡群中J亚群禽白血病病毒(ALV.J1流行情况和病毒特性,本实验对感染血管瘤与髓 细胞瘤混合型ALv—J的商品海兰褐蛋鸡进行了病毒分离,对2个分离株的致瘤关键基因序列LTR与gp85进行了 测定,并与参考毒株进行比对,分析结果表明这两株病毒的LTR及gp85均存在显著的变异。在这两个基因的遗 传进化树中均形成一个单独的分支:LTR的U3序列与参考毒株的同源性低至89.7%~92.4%,而参考毒株之间 的同源性高达90.7%~99.6%,这两株病毒的U3区变异产生了一个与肿瘤形成与转移间接相关的元件 TCF11(Transcription Factor ll1,但Y box、TATA box、CArG box都很保守;两株病毒的gp85氨基酸序列均在第 179位缺失一个Lys,两个毒株的gp85蛋白序列与肉鸡分离毒株之间的同源性很低,为86%--89%,而与参考 蛋鸡分离毒同源性相对较近,为89.2%。本研究证实从多种肿瘤类型并发的蛋鸡自然发病病例中分离到ALV.J 病毒,其关键序列发生了显著的变异。 关键词:商品蛋鸡;J亚群白血病病毒;分离鉴定;序列分析 中图分类号:¥852.65 文献标识码:A 文章编号:1008—0589(2010)05—0351-05 Isolation and sequences analysis of subgroup J avian leukosis viruses in commercial layer chickens wu Xiao—ping,QIAN Kun,QING Ai-jian ,WANG Ping—ping,SHENG Hai—yu, SHAO Hong—xia,JIN Wen-jie fCollege of Veterinary Medicine,Yangzhou University,Yangzhou 225000,China) Abstract:Five subgroup J avian leukosis virus(ALV—J)strains were isolated from brown layer chickens experienced hemangioma in Jiangsu province.DNA analysis of the long terminal repeat(LTR)and gp85 gene revealed signiifcant mutations among the isolates.The U3 sequence exhibited 89.7%to 92.4%sequence identity with reference strains.Special binding site for TCF 1 1(Transcription Factor 1 1)in U3 was found in the two isolates,but the putative binding sites were well conserved,including Y box,CCAAT—like box,PRE box,and CarG—like box.Both isolates showed an amino acid(Lys)deletion in hrl regions.The predicted gp85 amino acid sequences of the two isolates showed 86.0%to 89.0%identiy to refterence strains from boiler chickens.and 89.2%identiy to itsolates from layer chickens.This study demonstrated that sinifgicant mutations occurred in the key genes of the ALV—J isolates associated with multiple tumor types. Key words:commercial layer chicken;subgroup J avian leukosis vius;irsolation and identiifcation;sequences analysis 鸡源禽白血病病毒(Aviocn lenkosis virus,ALV) 禽白血病病毒(ALV.J)可能是外源ALV和内源性病 毒EAV—HP重组而来[2-31。ALV.J在世界范围内普遍 分为6个亚群,A—E和J亚群…。资料表明,J亚群 Corresponding author 收稿日期:2009—12—01 基金项目:国家基金重点项目(U0831002);国家行业专项(200803019) 作者简介:吴晓平(1978.),女,山东莱州人,博士研究生,主要从事ALV x- ̄NN通信作者:E—mail:aijian@yzu.edu.ca 血病病毒研究 352 中国预防兽医学报 2010年 存在,感染后产生肿瘤,死亡率高,往往给养鸡业 造成巨大经济损失【4]。目前,还没有遗传抵抗 IFA检测阳性的样本感染后的DFI细胞总DNA,进 行ALV.J特异性PCR扩增,根据ALV—J原型株 HPRS103全序列(Z46390)设计两对引物,分别扩增 LTR序列和gp85序列。用于扩增LTR序列的上游 ALV.J的鸡品种,不同品系对于肿瘤发生的抵抗性 不同,其中肉鸡显著易感。以往的研究表明,商品 来航鸡对该病毒易感,但不易形成肿瘤。1999年首 次报道中国地区ALV—J毒株分离以来,ALV—J不断 从白羽肉鸡群向地方鸡群和蛋用鸡群传播。近年 来,在中国地方鸡种如黄羽肉鸡和中国麻鸡中陆续 弓J物Fl:5’.TGTAGTGTTATGcAATAcT.3’,下沩芋弓I 物R1:5’一TGAAGccATccGcTTcA.3’,分别位于原 型株HPRS103的1位~19位和309位~325位,用 于扩增LTR序列,目的片段长度为325 bo;用于扩 有ALV.J病例的报道 ,以及ALV—J感染商品蛋鸡引 起髓细胞瘤[71、血管瘤与成髓细胞瘤的病例报道_8]。 ALV.J的发病情况和临床表现复杂化和多样化,混 合感染严重[9],对ALV—J的防疫提出了严峻的考验。 为了对商品蛋鸡群中ALV.J流行情况和病毒特性进 行研究,本实验对前期经过组织病理学研究和分子 诊断确定为血管瘤与髓细胞瘤混合型ALV—J感染的 商品海兰褐蛋鸡进行了病毒分离,并对分离株的致 瘤关键基因序列LTR与gp85进行了测定和分析, 证实了引起多种肿瘤并发的ALV—J其致瘤关键序列 存在显著的变异。 1 材料和方法 1.1 细胞和试剂对E亚群ALV有抵抗力的0系 鸡成纤维细胞系DF1细胞,以及针对ALV—J囊膜蛋 白的特异性单克隆抗体(MAb)JE9 J均为本实验室保 存。FITC标记的山羊抗鼠IgG购自Sigma公司;胎 牛血清购于北京欣经科生物技术有限公司;MEM 粉剂培养基购GIBCO公司;胰蛋白酶购于生化 研究所。 1.2质粒与菌株pGEM.T载体购自宝生物工程 (大连)有限公司;DH5仅菌株为本实验室保存。 1.3病毒分离及鉴定病鸡的脾脏用PBS以1:4体 积比研磨,制成悬液;在悬液中加入青链霉素各 1000 IU/mL;37℃水浴30 min;3 000 r/min离心 15 rain,取上清液。参照文献[11]以原液和1:5稀释 分别接种到单层DF1细胞上,感染3 h后,换含有 1%小牛血清的DMEM培养基,于37℃5%CO 培养箱中培养并维持7 d;而后用0.25%胰酶消化 并传代,进行病毒分离。 1.4间接免疫荧光检, ̄J(IFA)主要参照文献[1 1】的 方法进行。 1.5 LTR及gp85序列扩增与测定分别提取上述 增gp85序列的上游引物F2:5'-ATGAGGCGAGCCC TCTCTTTG..3,下游引物R2:5'-GCGCCTGCTACG GCGGTG..3,分别位于原型株env序列的1位~21 位和1 104位~1 122位,目的片段长度为1 122 bp。 反应程序为:95℃5 min;94℃30 S、60℃1 min、 72℃1 min,2个循环;之后每两个循环退火温度 降1℃,直至退火温度为46℃,在此退火温度上 循环25个循环,72℃延伸10 rain。PCR产物经过 电泳鉴定后,用Axygen的胶回收试剂盒回收目的 片段,与pGEM—T 16℃连接3 h以上,转化感受态 DH5 大肠杆菌,挑取白色克隆菌落,经酶切鉴定 正确后,每个序列随机挑选2个克隆的质粒DNA 送上海英骏公司测序,以保证序列的正确性。通过 DNAStar 7.0进行序列比对和分析。应用KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes)序列数据库 (http://www.genomes.ad)MOTIF检索分析服务系统 (MOTIF—Sequence motif sarch),对ALV.J的LTR转 录区作用元件进行定位分析。 2 结 果 2.1 病毒分离鉴定经病料接种感染的DF1细胞 培养7 d,细胞经丙酮乙醇固定后,以ALv.J特异 性MAb JE9作为一抗,以FITC标记的山羊抗鼠 IgG作用后,观察荧光,可见胞浆中特异性绿色荧 光,胞核无荧光(图1显示为JS09GY3毒株感染 DF1的IFA结果)。证实从病鸡的脾脏样品中分离到 ALV—J,对培养分离到的5株病毒,分别命名为 JS09GY2~JS09GY6。 2.2 病毒LTR及gp85序列的PCR扩增 以 JS09GY3和JS09GY6感染的DF1细胞总DNA为模 板,应用设计的两对特异性引物FUR1和F2/R2,分 别扩增出两株病毒的LTR(图2A)及gp85(图2B)基 因片段,如图2所示在约300 bp和1 100 bp处有清 第5期吴哓平,等商品蛋鸡.J亚群禽白血病病毒分离鉴定及序列分析353晰的DNA。片段,阴性对照DFl细胞基因组PcR与002USA2004974USA2004993USA2004—.预期相符G窖aIlusR0usAssocj8tedVjrustyD0sassOcjatedvinstvDeIRG矗GgalluR0us95:lUSA2004973USA2004ADoL7375USA200lADoL4817USA200lADoL734JLJSA200lJS09GY3JS09GY6ADoL750lUSA2003。‘—一一一一TM7USA2003HPRSl03UK1995YZ9902China1999AB:ALVJisoIateflrom—Iayerchickensce;:NegatjVecOntralOfnornl副DFl“sTM4USA2003SD990lC11ina1999YZ990IChina1999SD07LKlChjna2007952USA200498-4USA2004982USA2004992USA2004922USA200493lUSA2004AvjanewlhrobIas£os括口m——,virus图Fl.感染病毒的删cDFl)(】×)细胞间接免疫荧光检测结果(4【c×图F3u3区序列进化树分析0nig1ation0fAIlV—JisolalcsinDFlmonocl伽e】lsbym~w曲ig-3Phylog∞etic缸ecb勰cdJS09GY6蛆u3ceseqIleⅡcesofJS09GY3,Ial衄曲odyJE9(400)drefc髓鼬cains:?等等譬髻盱j哥p蠢魏曩一一一譬¨擎篓臻一生:ⅢⅢ㈦}叠蓦孙川;越舞!曰:Lq鼍偻蒌r譬赁葺:::::}i::b:b警嚣苗—叫:::::....L....Ln................1...1....E㈠一罢㈠一点_÷}Ⅲ—土。蒸霉蠹~.卅¨土_'¨~:鼍譬l警鬻麓置等量¨.........L,........A:PCRamcationp¨ofLTRf}ag:3:DmentOf,M:DL2000;lce:JS09GY32B:PC:JS09GY6nNANonnaIDFIlls紫黧羚熏置羔乳甲羔■一㈠~善。曩※重0黔至蠢董蓦蓦垂垂Ramplicatio2Ofgp85frag:3:DNment0,M:DL2000;1:JS09GY3ce一㈠㈡一F卜~:JS09GY6AfNOnnalDFllls蜀引川圳■gp85图2FPCR.扩增Js09GY3和JS09GY6的a趾LTR与序列soig2PCR唧蛐cati0Ⅱ0ftheUmnd印85s。哪fJS供IaY3dJS09(n佑图4u3区元件的分析o23。病毒LTRLTR序列分析,病毒的LTR序列中R区u5Fig24..4删f蛳f雠U3蚓0n缸咖t在中保守性最高,各毒株序列完全相同;5病毒gp85序列分析,对于gp85gp85的氨基酸序列区相对保守两株病毒的u980%.区与参考病毒相应序分析可见这两株病毒之问的;序列同源性较列的同源性在~100%之间。高,,为973%..而两株病毒与原型株之问的同源性而通过u3的序列同源性分析显示两个分离则为3%,与其它参考肉鸡分离毒(包括黄利肉860%.株Js09GY3.和Js09GY6的u3u3区序列之问同源性很鸡分离毒)的同源性低至发现,~8%.。同时分析和高(99突变6%).。但两株病毒的和916%.区与原型株的同源性19两株病毒与参考蛋鸡分离毒之间的同源性也不高gp85,sD07LKl.分别为,924%,分别有个和u3。20个替换sD07LK2仅为887%179。保守性较低。这两株病毒的7%.序列与其它而参考毒株这两株病毒均在其个Lys序列的第gp85位发生一参考毒株的同源性为~924%.缺失,相比较与原型株的38氨基酸序列,之间的同源性相对较高,在一90.3%~996%之.问。这。这两个毒株分别含有高达和39个氨基酸替换突h1两株病毒在进化树中属于通过MOTIF个较为的分支(图3)变,突变率为。10%,,替换突变主要分布在gp85和h2分析,表明,Js09GY3和Js09GY6x、区域内另外这两株病毒的一序列的信号肽序的一u3区虽然变异较大TATAbo,但是其中两个boxcArGbo列与原型株完全致。,这在参考毒株中以及以前的这两株病毒的一个x、两个Y及PREbox等元104报道中也比较少见}14]件均保守存在一同时在u3的位~116位F,产生了tor通过遗传进化树分析表明,gp85,个特殊的结合位点,TCFll(Transcriptionacl1)”。氨基酸序列在遗传进化树中属于与其它毒株的遗传距离较远(图5个的分支(图4)这个结合位点问接与肿瘤生成及转移相关㈣)。354 中国预防兽医学报 HPRS】03 fUK l995 Meat—type) LjD4 fUSA 200l Meat,1)pe) IjD5 (USA 2001 Meat.type) NXOlO1 (China 200l Mea1 type1 ADOL Hc一1 lUSA 200l Meat-type) ADoL—R5—4 fUSA 1999 Meat type) IjD2 f[ISA 200l Meat—typel GD06SL l fChina 2006 Yellow) GDO6SL3 fChina 2006 Yelov ̄lJ UD3 (USA 2001 Meat—type1 GD06SL4 fCllina 2006 Yelk)v. SD07LK I (China 2007 Layer1 SD07LK2 fChina 2007 Layer1 JS09GY3 (China 2009 Layer) JS09GY6 【China 2009 Layer) ADoL・7501 fUSA 2003 Meat,type1 图5 gp85氨基酸序列进化树分析 啦.5啦 慨ofgp85 amino acid goquonc ̄8 ofJS09GY3, 9( r6 and referen ̄sa-ains 3讨 论 ALV.J主要感染肉鸡,蛋鸡较少发病。2004年 徐镔蕊首次报道商品蛋鸡感染ALV.J 。近年来ALV—J 在中国地区的商品蛋鸡中不断有新病例出现[8,15-17】。 主要的肿瘤形式类似于白羽肉鸡的髓样细胞瘤(ML) 和血管瘤[s371。本次研究中发现的商品蛋鸡感染病例 却呈现多样的肿瘤类型,主要表现为血管瘤和髓细 胞瘤,感染情况更加复杂严重。这提示ALV—J在商 品蛋鸡中传播,临床肿瘤表现越加多样化、复杂 化。 基因功能分析表明,LTR中U3区在肿瘤的类 型和发生中有重要影响和作用,ALV和RSV的 LTRs是强转录增强子和启动子单位,可以在许多细 胞类型中利用细胞内的转录因子达到高水平的转 录。本实验中所分离的病毒其u3区的变异明显, 但主要的ALv。J元件则保守存在。比较特殊的 是,两株病毒的U3区变异均产生了一个TCF11的 结合位点,这个元件在参考毒株中没有发现, 转录因子TCF11与肿瘤产生及转移间接相关。特殊 的元件的产生,可能会对病毒的转录、复制产 生影响,而此元件的作用还需后续实验证实。 erlv基因也是ALV.J致肿瘤性的关键因素 ], 反转录病毒的囊膜蛋白作为配体和受体结合,病毒 对于不同谱系组织细胞的亲嗜性可能和不同细胞类 型表面的病毒受体分布有关,因此病毒的囊膜蛋白 对于病毒的组织嗜性有重要影响[19-2o1。同属反转录 病毒的人免疫缺陷病毒(HIV)囊膜糖蛋白基因第3高 变区(V3环)的变异与HIV1的细胞嗜性、复制动力 学和细胞致病性等有密切关系,并可使I型HIV逃 避细胞毒性T细胞及中和性抗体的免疫攻击【 】, 同理可推测,ALv.J的gp85蛋白的变异可能会对病 毒的抗原性、细胞嗜性等特性产生影响。ALV-J的 gp85蛋白比其他亚型更易发生变异,其高变区定位 于hrl,hr2和vr3区域,尤其hrl和hr2更是变异集 中的区域 -251,本实验中得到了类似的结论。两株 分离自血管瘤及髓细胞瘤并发的商品蛋鸡病例的 ALV.J,其gp85蛋白变异较大,这些变异可能会影 响到病毒的致瘤性、毒力甚至是组织亲嗜性,从而 对其肿瘤类型产生影响,而gp85蛋白的变异对于病 毒毒力的实际影响尚需后续实验证实。 ALV—J的发生发展除了与病毒本身的特性有关 之外,还与宿主的遗传背景、免疫应答水平、环境 因素等有关,因此,多种肿瘤类型在同一病例中出 现,除了可能与病毒致瘤关键基因中的变异相关之 外,还可能与宿主遗传背景相关联,是否在蛋鸡引 种、繁育过程中出现问题从而引起ALV J感染,还 有待进一步阐明。 参考文献: [1】Payne L N,Brown S R,Bumstead N,et a1.Thonless,a novel subgroup of exogenous avian leukosis virus in chickens[J】.J Gen Virol,1991,72:801—807. 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