图2-1 口蹄疫病毒结构示意图

a病毒表面结构蛋白结构示意图；b，e. VP1、VP2、VP3和VP4分子组成的原粒，其中VP4位于内部；c,f.五个原粒组成的五聚体；d,g.十二个五聚体组成病毒粒子衣壳；h纯化口蹄疫病毒粒子电子显微镜图。

[a,d引自Flint SJ, Principles of Virology, second edition；f引自Zhao,Q （2003）; g引自Acharya R（1989）；h引自USDA，PIADC。]

口蹄疫病毒理化特性，氯化铯浮密度是微RNA病毒分类的重要参数，脊髓灰质炎病毒、肠道病毒等氯化铯浮密度为1.34 g/mL，人鼻病毒为1.40 g/mL，马鼻病毒为1.45 g/mL，而口蹄疫病毒粒子的氯化铯浮密度为1.43 g/mL，所以口蹄疫病毒的浮力密度要比大多数微RNA病毒高。微RNA病毒中浮密度小病毒对pH稳定（肠病毒可以耐受pH4），浮密度大的病毒对pH敏感。口蹄疫病毒对pH较敏感，在pH6.5时口蹄疫病毒就不稳定。

不同血清型病毒基因组RNA组成差异不大，RNA在甲醛处理后沉降系数为17S，RNA分子量2.7×106 u，腺苷酸（A）占25.5～26.8%，胞嘧啶（C）占27.8～29.1%，鸟嘧啶（G）占23.6～24.9%，尿苷酸（U）占20.7～22.3%，G+C含量约为52%，RNA在0.1 mol/L醋酸和0.1% SDS的蔗糖溶液中相对沉降系数为35S。

口蹄疫病毒无囊膜，由衣壳蛋白包裹核酸组成，所以对脂溶性有机溶剂不敏感，对紫外线、蛋白酶和蛋白凝固剂有一定抗性，但对pH比较敏感，pH大于9，小于6将迅速灭活病毒。屠宰动物尸体酸化可以杀灭肌肉中病毒，但淋巴结、骨髓等部位病毒不受影响。常用口蹄疫病毒灭活剂为2%醋酸或食醋，0.2%柠檬酸，2%氢氧化钠，4%碳酸氢钠。值得注意的是口蹄疫病毒在含有有机质的环境中对碘制剂、季铵盐类、次氯酸和酚制剂有一定的抵抗力，实际工作中应根据病毒理化特性选择正确的消毒剂。

（赵启祖 邹兴启 朱元源）

基因组结构与功能

口蹄疫病毒基因组与其他微RNA病毒基因组结构相似，为正链单股RNA，完整的基因组RNA具有感染性，进入细胞之后可以复制出感染性病毒。基因组长度为8046～8214个碱基，除了部分蛋白（Lpro蛋白、VP2、VP3、VP1和3A）编码区有插入或缺失造成长度不一致外，基因组长度的差异主要是由于非编码区缺失或插入所造成的。基因组由5′非编码区、编码区和3′非编码区构成，5′末端连接一个23～24个氨基酸组成的基因组连接蛋白VPg（3B），基因组含有一个开放读码框架（ORF），但有两个翻译起始位点，相距约28个氨基酸，编码区编码一个聚蛋白，经逐级降解，产生多个中间体和约12个成熟蛋白，3′端连接多聚腺苷酸尾巴。随着核苷酸序列测定技术的不断进步，越来越多的口蹄疫病毒全基因组序列测定完成，其中O型约130株，A型约60株，Asia1型35株，SAT1型9株，SAT2型4株，SAT3型3株。

5′UTR ：5′非编码区或非翻译区（5′UTR）约有1300个核苷酸，由5个功能区组成，在病毒聚蛋白翻译起始和病毒基因组复制中起着重要作用，不同分离毒株的5′非翻译区的短片段（S-5′UTR）和长片段（L-5′UTR）仅有12%和33%碱基是不变的，但在配对比较中，序列同源性分别为80%和85%，表明不同口蹄疫分离株之间5′非翻译区比较保守。最前端的短片段，由350～380个核苷酸组成，折叠成一个长的茎环结构，其功能尚不清楚，但根据微RNA病毒科有类似结构病毒功能推测，S片段可能参与维持细胞内病毒基因组的稳定。S片段之后为多聚胞嘧啶（poly（C）），长约100～420个核苷酸，有少量的A和U，C占90%以上。poly（C）的长度是否与毒力有关尚未定论，SAT1型强毒株比致弱毒株的poly（C）长，而C型毒株对牛的致病性与poly（C）的长度无关。持续感染细胞分离毒株，poly（C）长度达420 bp，比母源毒株长145 bp，但对牛和乳鼠毒力显著降低。基因工程心病毒（cardioviruses）poly（C）的长度小于30个核苷酸时，对小鼠毒力显著下降。田间分离毒株或基因工程病毒，细胞培养时poly（C）的长度可逐渐加长。基因工程口蹄疫病毒poly（C）的长度影响病毒体外复制，但不影响对乳鼠的致病性。口蹄疫病毒基因组中poly（C）的确切作用仍然不明确，脊髓灰质炎病毒和EV71病毒研究发现poly（C）与poly（C）结合蛋白（PCBP）宿主蛋白相互作用调控病毒的复制和翻译，因此推测口蹄疫病毒poly（C）也可能通过PCBP调节病毒复制。poly（C）之后为3～4个串联的假结节（pseudeknots，PKs），其功能不详，但在自然分离或人工构建病毒中发现只有2个PKs病毒仍然能够存活。PKs之后是一个发卡状结构，含有顺式复制元件（cre），该元件在多种微RNA病毒上分离鉴定，大多位于读码框架内，而口蹄疫病毒位于5′UTR，其结构为环上含有AAACA保守序列的茎环结构，保守序列点突变研究表明该结构与病毒复制有关，但不影响基因组蛋白翻译。

虽然微RNA病毒基因组5′UTR较长，但缺少与翻译起始相关的甲基化帽结构，研究发现在5′UTR含有内部核糖体进入位点（IRES），根据保守的二级、三级结构可将IRES分为3个型，口蹄疫病毒为II型IRES，位于cre和ORF之间，长约450bp，包括cre有5个结构保守的结构域（domain），不同的II型IRES之间核苷酸序列同源性大约为50%，但其中维持功能性结构域的关键序列保持稳定。多种宿主细胞蛋白与结构域结合，调控病毒蛋白的翻译。结构域1为一茎环结构，含有cre结构。结构域2含有UUUC基序，是PTBP（polypyrimidine tract-binding protein）蛋白结合位点。结构域3由基底区和尖顶区组成，基底区为一长的内环结构，尖顶区含有多个四通结构，结构域3是维护IRES三级结构稳定和发挥IRES功能的核心区域。该区域含有2个保守基序，GNRA和RAAA基序。GNRA（N为任何核苷酸，R为A或G）四碱基环形基序在折叠RNA中比较常见，环-螺旋相互作用和碱基配对共同作用维持RNA分子的稳定与结构。IRES结构域3中GNRA基序位于茎环结构的顶点，是IRES的核心功能区，该基序的突变可以大幅度影响IRES的翻译效率。研究表明RAAA基序也可以通过远距离立体RNA-RNA结合提高IRES的活性。Y型的结构域4含有2个发卡样的茎环结构，富含A碱基，可能与翻译起始因子eIF4G相互作用。结构域5为一稳定的发卡结构，可与宿主翻译起始因子eIF4B和eIF3结合。IRES距蛋白合成第一个起始点有22个碱基的距离，为嘧啶丰富区，不同毒株间变异较大，第二个起始位点距第一个起始点还有84个碱基，微RNA病毒使用第二个蛋白合成起始密码子，受到比邻序列及IRES序列的影响，口蹄疫病毒不同于脊髓灰质炎病毒，使用第二个起始点的频率要高于使用第一个起始点，大约是2倍。约90%内部核糖体进入发生在第一个AUG（LabAUG），而第二个AUG（Lb位点）的翻译起始是由于核糖体从第一个进入位点滑行至该起始点的，两个翻译起始位点之间的序列与结构决定了为什么第二个起始点的使用频率高。根据RNA结构合成耐RNA酶的2′O甲基化反义寡核苷酸（2′OMe AONs）研究病毒RNA的翻译，结果表明2′OMe AON互补到第二个AUG对病毒复制效率的抑制作用显著高于第一个AUG，发现互补到结构域3和结构域5的4个AON对病毒复制有显著影响。多个AON同时研究表明2′OMe AON针对IRES不同区域对病毒RNA的作用在细胞培养中和无细胞翻译系统中差异明显，应加强对活细胞中RNA抑制作用的研究以进一步了解IRES的功能

ORF：开放读码框架区（ORF，Open Reading Frame）编码一个多聚蛋白，依次为Lpro蛋白编码区、P1区、P2区和P3区。L区、P2区和P3区编码非结构蛋白，P1区编码结构蛋白。全基因组序列分析表明，ORF保守核苷酸碱基（invariant）约46%，核苷酸转换与颠换率（transition/transversion，Ts/Tv）为2.4，核苷酸同义和非同义替代率（syn/nonsyn）为2.1。P1区结构蛋白编码序列中，除VP4比较保守外，其他结构蛋白的Ts/Tv和syn/nonsyn比其他编码蛋白区明显偏低，其中VP1编码基因变异度最大，保守核苷酸碱基最少约21%，Ts/Tv和syn/nonsyn分别为1.55和1.03为最低。不同分离病毒株之间，非结构蛋白区保守碱基数、Ts/Tv 和syn/nonsyn均较高，其中最保守的区域为2B和3C编码区，保守碱基数分别为61%和59%，非结构蛋白中L、3A和3B编码区变异最大。

3′UTR：病毒基因组ORF终止密码子开始至poly（A）之间一段长度变化比较大，长度为85～101碱基，二级结构呈Y形的序列为3′UTR。Y形结构是维持其功能必不可少的，功能基序位于Y形结构的顶点36～61核苷酸处。研究发现多种参与病毒基因组复制相关的蛋白与3′UTR结合，感染细胞中3′UTR与互补链结合后并不影响蛋白翻译，但抑制病毒基因组的复制，表明3′UTR在病毒基因组复制中起着重要作用。此外，研究表明删除3′UTR降低翻译效率，删除或用其他病毒，如肠病毒、SVDV的3′UTR替换都无法获得活病毒，证明微RNA病毒的3′UTR具有特异性。病毒基因poly（A）与细胞mRNA的poly（A）相似，在病毒RNA翻译和复制中发挥着重要作用，poly（A）可与一种PABP结合并与5′UTR结合形成一个桥。poly（A）也可以与5′端的3B-pU-pU结合合成病毒负链RNA。（赵启祖 邹兴启 朱元源）

*此章节内容摘录来源于动物疫病防控出版工程丛书《口蹄疫》，读者朋友若购买此书及了解其他相关信息欢迎登陆中国农业出版社网站www.ccap.com.cn

兰州兽医研究所刘湘涛 张强 郭建宏

中农威特销售公司李永霞 编辑返回搜狐，查看更多