鸡内源性类J亚群禽白血病病毒gp85基因的克隆及分析
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鸡内源性类J亚群禽白血病病毒gp85基因的克隆及分析
第21卷第1期病毒学报V01.21No.1
111
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鸡内源性类J亚群禽白血病病毒gp85基因的克隆及分析
杨玉莹1,秦爱建2,顾玉芳3,赵振华3
(1.内蒙古畜牧科学院,呼和浩特010030;2.扬州大学动物医学系,扬州225009;
3.内蒙古农业大学动物科学与医学学院,呼和浩特010018)
摘要:为深入探讨J亚群禽白血病病毒(Avian
leukosisvirussubgroup
J,ALv_J)的亚群特性,利用ALV-Jgp85基因
两侧的序列片段为引物,从正常SPF蛋鸡、商品肉鸡和DFl细胞基因组中完整地扩增了内源性类ALV—Jgp85基因。肉鸡和DFl细胞内源性类ALV-Jgp85基因同源性达99.9%;SPF蛋鸡内源性类ALV-Jgp85基因与肉鸡和DFl细胞的内源性类ALV—Jgp85基因之间同源性达95.6%、95.3%。三种不同来源的内源性类ALV—Jgp85基因DNA与IMCl0200株ALV-J的gp85基因的同源性分别为91.8%、94.1%、94.0%;与ALV-J原型株HPRS-103gp85基因的同源性分别为95.6%、98.3%、99.9%。内源性类ALV—Jgp85序列与外源性ALV-JgP85基因具有相似或一致的ORF和Jameson—Worlf抗原表位优势。
关键词:内源性反录病毒;内源性类ALV-Jgp85基因;DNA克隆及分析中图分类号:s852.659.3
文献标识码:A
文章编号:1000—8721(2005)01—0054—06
J亚群禽白血病病毒(Avianleukosis
virussub—
本研究利用J亚群ALVgp85基因信号序列下group
J,ALV—J)出现以来的十年间,ALV—J已然在
游的一段序列为引物,从我国商品肉鸡(AA)、SPF
世界范围内广泛传播。由于诱发肿瘤、患鸡胴体废
自来航鸡和DFl细胞161(源自0系来航鸡)基因组弃、产蛋性能下降和其它未知的对鸡群生产性能的中,完整地扩增出内源性类J亚群禽白血病病毒影响,ALV—J给养禽业带来巨大经济损失和严重威gp85基因,并与国外由其它品系宿主基因组克隆的胁…。野外调查和实验室研究表明:J亚群ALV比内源性EAV—HP进行了分析比较。同时对比分析其它外源性亚群ALV有更快更强的水平传播能
了外源性ALV—J毒株gp85基因特性,以期深入探
力;在肉鸡和蛋鸡鸡胚9~11日龄免疫功能尚不健
讨ALV-J的生物学特性和致病机理。
全时感染ALV—J,与其它亚群一样容易导致免疫耐受,形成病毒血症而无抗体免疫应答。然而,孵化后材料与方法
早期感染ALV—J后,肉鸡和蛋鸡却表现出明显不同的两种反应。多数品系的蛋鸡能够产生中和抗体中1预备试验:非ALV-J感染鸡的选择
由于我国目前尚无
和病毒,表现为一过性病毒血症;而所有品系的肉鸡SPF肉鸡,而自然状态下肉鸡群中ALV-J感染率又较高,因感染后有一定数量宿主却没有产生中和抗体,呈现此用于正常肉鸡基因组DNA提取的样品须确定无ALV-J持续性病毒血症L2J。禽内源性反录病毒EAV—HP感染。本研究中实验肉鸡经ALV-JELISA抗体检测、病毒(或称为ev/J)是最近发现的内源性禽反录病毒分离实验均阴性,且病理组织学观察无ALV病理变化的肉(Endogenous
avian
retrovirus,EAV)EAV一0的新成
鸡方能进入样品DNA的提取。
员L3’4J。既然J亚群ALV的囊膜蛋白基因与EAV—
蛋用型鸡基因组选用SPF鸡胚的肝组织,经病毒分离HP
en"o基因有97%以上的同源性,相信这种宿主
实验阴性后作为DNA提取的样品。对ALV—J的免疫耐受现象与胚胎时期内源性EAV—
2实验材料
预备实验肉鸡来自2个内蒙古肉种鸡场。
J。早期感染肉鸡
SPF种蛋购自北京梅里亚维通实验动物技术有限公司。禽白血病J亚群抗体检测试剂盒为IDEXX产品。
ALV_J特异性单克隆抗体(单抗)JE9【7J和DFl细胞由受的诱导与某些EAV—HP位点的表达有关,可能有扬州大学秦爱建教授提供。特异性ALV-JPCR采用两对引物,按文献【8J合成(PCRI扩增产物约2.2kb,正向引物5’一
收稿日期:2003
09—02;修回日期:2004—06—27
睨TGCT
GCCATCGAGAGGTTA
CT,反向引物5'-AGT
作者简介:杨玉莹(1962一),男,天津籍,研究员,博士,研究方向TGTCAG
GGAATCGAC。PCRII扩增产物545bp。正向引
为动物病毒学及分子生物学。E—mail:yangyyen@msn.tom
物H5为5'-GGATGAGGTGACTAAGAA
AG,反向引物
HP的已咒砂基因低水平表达有关【5并不全部发展为免疫耐受的现象提示,这种免疫耐其它未知因素的参与。
1期杨玉莹等:鸡内源性类J亚群禽白血病病毒gp85基因的克隆及分析
55
H为5'-CGA
ACCAAA
GGTAACACACG)。内源性类J
亚群禽白血病病毒gp85基因的PCR扩增引物采用克隆表达ALV-JIMCa02∞株gp85基因时使用的引物【91(为叙述方便称其为PCRⅢ。正向引物位于gp85信号序列的下游,5’一
CTGGATCCA
TGGGAGTTCATCTATTGCAACACC
CAG,含BamHI酶切位点。反向引物为5'-TAC
TGCAGT
TAGCGCCTG
CTACGGTGGTGA0C,含P站I酶切位点)。
实验肉鸡采血致死,分离血清。取肝组织一70℃保存用于病毒分离实验,并作为提取肉鸡基因组DNA的待选样品。同时取肝、脾、肾、十二指肠、胰腺、性腺、心肌、骨骼肌、脑和骨髓组织,10%福尔马林固定,用于制作组织切片进行病理学观察。
SPF种蛋孵化至18日龄,取肝组织进行与肉鸡肝组织相同的检测实验。
3预备试验检测方法ALV-JELISA抗体检测:检测待选实验肉鸡分离的血清,实验方法及结果判定按IDEXX说明书进行。DFl细胞接种和IFA检测:按文献【80将待选肝组织悬液接种DFl单层细胞,传代培养15天后进行JE9单抗的IFA检测。病理组织学检查采用常规组织切片制作。4基因组DNA提取
提取样品为阴性结果的肉鸡。SPF
鸡胚肝组织和正常DFl细胞。参照文献【10J提取基因组DNA。
5
内源性类ALv.JRp85及ALV.J特异性引物PCR商品
肉鸡、SPF白来航鸡和DFl细胞基因组样品DNA均分别进行3对引物的PCR。特异性PCR反应【8J用于鉴定基因组中无ALV-J前病毒,设无模板对照和PCR反应Ⅲ为非特异性对照。PCR反应m【9J用于扩增基因组中内源性类ALV-Jgp85序列。设无模板对照和无引物对照。6目的基因克隆
将扩增于SPF蛋鸡基因组DNA的类
ALV—Jgp85目的基因与pGEM-TVector进行连接,方法按
文献凹J。
7重组质粒的酶切鉴定
连接产物转化DH5a细胞及碱裂
解法小量提取质粒DNA【10J后进行EcoRI单酶切和BamHI/PstI双酶切鉴定。设pGEM—IMCgp85旧J为外源性ALV-Jgp85基因对照。
8
DNA测序和分析将克隆株和PCR扩增物直接送上海
生工生物工程有限公司测序。用DNAstar(Lasergene5.01)核酸分析软件分析测序结果。
9引用基因序列本研究中引用序列源自NCBI
GenBank。
GenBank索取号为:ADOL0系来航鸡EAV-HP,AF247392;21系肉鸡(Callus
gallus
domesticus)EAV-肿,AJ238125;sJ
EAV-HP(Sonnerat’siungle
fowl,Callus
sonneratti),
AJ238123;RJEAV-HP(Red
junglefowl,Callus
gallus),
AJ238120;Callus
gallus
clone4—1
avianendogenous
virus,
AFl25528;ALV—JIMCl02∞株en'o基因,AY234051;ALV-J
HPRS-103株gp85基因编码的氨基酸序列,Z236973。结
果
1预选样品DNA
选取经ALV—JELISA抗体检测、DFl细胞接种15天后IFA检测阴性、病理学观察无ALV病变的肉鸡肝组织和SPF蛋鸡胚肝组织DNA样品各5
个,样品序号分别称其为MTC(meat—type
chicken,
MTC)1~5号和WLC(whiteleghorn
chicken,WLC)
1~5号。
2类ALV.Jgp85内源性序列的PCR
采用ALv-Jgp85基因两侧序列片段为引物,对样品DNA进行扩增(PCR反应Ⅲ),WLCl~5号、MTCl~5号、正常DFl细胞样品DNA均呈现一致的扩增。无模板对照和无引物对照均为阴性。WLCl
5的扩增物为916bp。MTCl~5号、正常
DFl细胞样品DNA的扩增物为946bp。
3
ALV.J特异性PCR
WLCl~5、MTCl~5和正常DFl细胞样品
DNA用J亚群ALV特异性引物进行PCR反应I和PCR反应Ⅱ扩增,3种样品DNA均无阳性扩增(图1)。无模板对照和无引物对照均为阴性。作为非特异性对照的PCR反应Ⅲ呈现阳性扩增。说明样品DNA中无ALV—J前病毒插入,PCR反应Ⅲ阳性扩增物为内源性序列。方便起见,分别称其为类
ALV_J
gp85的内源性序列WLCgp85一like、
MTCgp85一like、DFlgp85一like。
图1肉鸡、SPF鸡和DFl细胞基因组
不同引物的PCR分析
Figure1
PCRanalysisofmeat—typechicken.SPF
egg—type
chickenandDFl
genome
Lanel.1kbDNALadder;2,3,4.DFI
genome;5,6,7.MTC2;8,9,
10.WLC2;2,5,8.PCRⅢ;3,6,9.PCRII;4,7,10.PCRI;11,
12.PCRm
withouttemplate;13,14.PCR11
withouttemplate;
15.16.PCR1withouttemplate.
4类ALV-Jgp85内源性序列基因克隆及酶切鉴
定
将源自SPF鸡胚肝组织样品DNAWLC2号的扩增物与pGEM—T
内容需要下载文档才能查看Vector进行连接,转化DH5a后
56
病毒得到内源性类ALV-Jgp85基因克隆pGEM—wL—Cgp85一like质粒。用E∞RI单酶切鉴定重组质粒pGEM—WLCgp85一like,电泳结果显示,克隆的类ALv—Jgp85内源性序列片段与原样品DNAWLC2的扩增物大小相等,具有特异性(图2)。用BarnH
I/PstI双酶切重组质粒pGEM—WLCgp85一like则
产生约260bp和650bp的两条目的片段。用tJamH
I/PstI双酶切样品DNAWLC2号的扩增物得到
相同的结果(图2)。为证实目的基因的特异性,用
BamHI/R£1分别双酶切pGEM—IMCgp85(含有
IMCa0200株ALV—J病毒的gp85基因)和pGEM—WLCgp85一like质粒,电泳结果证明:WLC2号的扩增物确实存在BarnHI酶切位点,克隆进pGEM—TVector的目的基因是正确的。WLC2号扩增物于第260bp存在BarnHI酶切位点,但IMCl0200株ALV—J病毒的gp85基因中不含有BarnHI酶切位点。
图2重组质粒pGEM—WLCgp85一like酶切鉴定
Figure2
Restriction
enzymeanalysisofrecombinant
plasmidpGEM-WLCgp85一like
Lanel.1kb
DNALadder;2.Recombinantplasmid
pGEM—WL—
C瞄5-like
digested
with
EcoRI;3.PCRII
productsof
WLC2;
4.Recombinant
plasmidpGEM—WLCgp85一like
digested
with
BamH
I/P站I;5.PCR111
products
of
WLC2digestedwith
BamHI
IPst
I.
5
内源性类ALV.Jgp85基因的测序结果
将pGEM—WLCgp85一like质粒和MTCgp85一like
(MTCE号扩增物)、DFlgp85一like扩增物进行测序,测序结果已登陆于GenBank,索取号分别为AY375316(源自SPF蛋鸡)、AY375314(源自肉鸡)、AY375315(源自DFl细胞株)。测序结果中WLCgp85一like为916bp(含引物);MTCgp85一like和DFgp85一Like为886bp,加上引物为946bp。6内源性类ALV.Jgp85基因分析
利用MapDraw(DNAstar)对WLCgp85一like、MTCgp85一like、DFlgp85一like与ALV—J原型株
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学报
HPRSl03、IMCl0200株进行比较分析,仅有wL—Cgp85一like于第260bp处存在BamHI酶切位点,而且于682--711位缺失30个碱基。在GeneQuest上对这些类gp85序列进行ORF分析,它们与外源性HPRS-103、IMCl0200株ALV—J表现了基本一致的分析结果。
将3个不同来源的类ALV—J
gp85DNAORF
翻译为氨基酸序列后,预测的WLCgp85一like、MTCgp85一like和DFlgp85一like氨基酸序列之间的同源性为98.7%、98.3%、99.4%(表1);与IMCl0200株ALV—Jgp85氨基酸序列的同源性分别为90.3%、90.6%、90.3%;与HPRS-1039p85氨基酸序列的同源性分别为96.0%、97.7%、97.4%。
生物进化树分析表明:内源性类ALV—J
gp85
基因DNA和ALv—J原型株HPRS-103高度同源;
翻译的氨基酸序列中仅WLCgp85一like在vr3区附
近229~239位缺失10个氨基酸(图3)。JamesonWorlf抗原表位优势对比分析(图4),MTCgp85一like、DFlgp85一like与HPRS-1039p85氨基酸序列有类似的抗原表位、疏水性。WLCgp85一like氨基酸序列220和245位(vr3区)抗原表位优势下降,特别是220位与IMC40200株ALV—Jgp85相比明显没有抗原优势。但是,WLCgp85一like氨基酸序列241位却比MTCgp85一like、DFlgp85一like与ALV-J
HPRS-
1039p85氨基酸序列有明显升高,而与IMCl0200株
ALV—Jgp85相当。
gp85基因与已发表EAV.HP结果的比较分析
对3个不同来源的内源性类ALV—Jgp85基因
与近来已发表的EAV—HP序列进行比较,本次研究获得的3个不同来源的内源性类ALV—Jgp85基因与ADoL0系来航鸡EAV—HP同源性为97.9%~99.9%;与21系肉鸡(Gallus
gallus
domesticus)
EAV—HP(Sonnerat’Sjungle
fowl,Gallus
sonneratti)同源性为
93.3%~98.9%;与IUEAV—HP(Redjungle
fowl,
Gallusgallus)同源性为93.6%~99.2%;与Gallus
gallus
clone4—1
avianendogenous
virus同源性为
的。内源性类MTCgp85一like、DFlgp85一like比
高的同源性(图5)。
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7内源性类ALV.JEAV—HP同源性为97.6%~98.9%;与SJ97.8%~99.8%。生物进化树分析表明,此段内源性类ALV—Jgp85基因,在不同品系间是相对稳定WLCgp85一like基因与已发表的EAV一肿序列有更
1期杨玉莹等:鸡内源性类J溅群禽白血瘸病毒gp85袋因的克隆及分析表I蠢涿经类ALV-J韶85等ALV-J
HPRS
’57
gp85、IMCgp85豹弱滚牲努褥
megClustal
Table1
PairDistancesof
the锨蛔嘲珞ALV-J舻85一likeandALV-J
望里!壁!!:!塑
里兰竖墅!!:!鳖
98。3
***
***
HPRS舻85,lMCgp85
99.4
W(Slow/Accurate,(、mnet)
!丛曼鲤墅
90*390.390-6
M!里墅!i:坠!!堡坠壁堕
97。496.097.7
98.7
***
DFlgp85,like
WLCgp85一likeMTCgp85一Ilke
HPRSgp85
1.O
0.32.6
0.73.1
2.3
***89.9
1坚墅堑
!:Z
percentinupper
!:i
percentin
!:!!壁:墨:::
Similarity
triangle;Divergence
lowertriangle,
—GVH—LL—QQ—PGN∥VW—VT—WA—NKTlGR—TD—FC—LS—LQSr_AT—SP—FR—TCLTIG—IP—QY—pLN’1TF—KG—YVT—NV—TArCD—NDA—DL—AS_QT—ACL—IK—AL—NTrTL—PWD—PQlELDI№姗哆
丽瓦罚鑫蒜丽嚣赢蔽寇辩磊瓦蟊鑫群嚣罴罨麦磊弱海磊蠢嚣再秘蕊症蠢磊五藤撩聂五聂磊;枣瓣磊耐御‰
10
20
30
40
50
60
70
80
90
ttPRSg.85
器一GⅥ{LIJ。Qp渊Ⅵ岍wANlcTG黼0FcLs工描AT8pF佩LIGI喇pLNT嬲_jn璀黼黼DNDADzAS蝌Acl|1KAL删bPWDPoELD芏
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镒一泓钟∞裟一裂~嚣㈣黑一器一嚣Ⅲ帅85-1ike
MC,wS5
WLC蕊.ss-like
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Y即_酬RsI删FD(獭聃i120
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190
200
210
220
230
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180
GFTSNETRyYRG-~DLsN删Gs腿G聃sAGYsNGTKcssNT竹∽GG啦一二二一=一一GFTFGKQP洲NGTAl(ALppGI儿IcGDRA
M(韧舒M'rCgp85-1ike
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280
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257
WC2c;ipRNALGGPCYLGQLTMLS麟FTTWITYGPNITGHH窘gRR
MTc露《铷b
WLCa籼e
图3内源性类ALWJ朋85与ALV—J
HPRS
gp85、IMCgp85氨基酸的比较
Figure3
Alignmentreport矗theendogenousALV-Jgp85一like
and潞曩毫HPRS
gp85,
IMCgp85meg'-ClustalW(Slow/Accurate,Gonnet)
IMC
gp85
MTC
gp85刈ke
DFl
gp85-like
HPRS黟醛
WLC酗5-like
图4内源性类ALV-Jgp85与ALV-J
HPRS
gp85、IMCgp85抗原表位优势分析
Figure
4
JamesonWorlfanalysisoftheendogenousALV-Jgp85一likeandALV-JHPRSgp85,IMCgp85
58 病毒学报21卷
ADOLLire0
clone4_1DFlgp85-1ike
MTCgp85-1ike
Chicken,kine21SJFEAV—HP2
WLCgp85-1ikeHPRSg/测5
RIEAV—HPl
tMCgt删5
3.6
2
0
Nucleotide
substitutions(×100)
图5
内源性类ALV-Jgp85与EAV-HP的生物进化树分析
Figure5
Phylogenetic
tree
ofthe
endogenousⅪjN一1
gp85一likeandEAV-HP
CDS编码gag—env融合蛋白。根据gag-env基因的
讨
论
缺失情况不同,有人将这些获得的EAV—HP分为四个类型:I(原型是EAV—HPl)、Ⅱ(原型是ev/J
内源性类ALV—J
gp85
PCR扩增、克隆和DNA
clone3A)、Ⅲ(原型是ev/J
clone
1C)和Ⅳ(EV刀
测序的结果表明,鸡的基因组中存在高度同源的内clone
4—1)。其中ev/Jclone4—1具有完整的env基
源性类gp85完整序列。无论是AA肉鸡和SPF蛋因。从鸡的进化角度考虑,对家禽的原鸡RJF和鸡,还是由0系来航鸡(ADOL研究所培育)鸡胚成SJF进行EAV—HP的PCR和杂交分析,可以得到阳纤维细胞发展而来的DFl传代细胞,其基因组性结果,而在火鸡、鸭、家鸭和鹌鹑等其它禽类基因DNA均可被外源性ALv—Jgp85两侧的引物所扩组中没有找到EAV—HP的证据。因此EAV—HP仅增。由于没有可靠的无外源性ALV感染的动物来存在于Gallus属。
源,本次实验中对实验鸡特别是待选肉鸡进行了较本研究中从SPF白来航鸡中克隆的类ALV-J
为详尽的预备实验,以保证实验数据的可靠性。经gp85基因与MTCgp85一like和DFlgp85一like有所过ALV—J的抗体检测和细胞接种实验、特异性PCR不同,其个别碱基替换和在vr3区附近有30个碱基扩增实验证实,所获得的内源性类ALV—Jgp85基因的缺失而形成差别。BamHI酶切位点的产生是由序列的数据真实可靠。
于T替换C的结果。进化树分析中WLCgp85一likeDNA的同源性分析表明,这些内源性序列与也处于已发表的EAV—HP同源性的边缘。由于缺IMCl0200株和原型株HPRSl03ALV—J高度同源乏其它实验数据,还不能肯定它是另外一种内源性(95.6%~99.9%),与其它外源性ALV-J毒株的病毒序列。针对这一克隆基因利用Bac—to-Bac表达DNA同源性比较得到相一致的结果。将这3个样系统(Invitrogen)进行的尝试性表达(实验结果未展品DNAPCR扩增物与已发表的内源性病毒EAV—示),在Sf9细胞中没有得到预想的抗原性蛋白的表HP序列进行比较,其结果的高度一致性说明这些达结果。或许与表达的抗原特性有关。当然,对内(有些或许是同一基因座)序列高度保守。相反,外源性类ALV-Jgp85的尝试性表达实验还不完善,源性ALV—Jgp85基因却有较高的变异性。这或许有待于补充和扩展。
与外源性病毒在宿主中受到的免疫压力和pol基因
内源性病毒FAV—HP的存在使PCR诊断技术
编码的聚合酶低精确性转录有关。尽管对这种与J
的应用面临更加严格的引物选择。既然H5小7和
亚群ALV高度同源的内源性病毒知之甚少,然而实验中采用的PCR反应I引物不能扩增任何非感
从实验肉鸡20系、21系和实验蛋鸡0系、N系、BrL
染细胞基因组,说明这些引物用于PCR诊断是J亚
Brown
legh01TI,BrL)系来航鸡以及对F(RedJungle
群ALV所特异的。事实上,EAV-HP的发现是在fowl,埘F)、SJF(Sonnerat’S
junglefowl,SJF)u¨获
用H3/H4引物扩增HPRS-103的env序列时,可以得的EAV—HP前病毒序列来看,EAV—HPpol基因从感染和非感染鸡胚的成纤维细胞中扩增出同样大完全缺失,gag和env基因有程度不同的短缺。其
小的PCR产物而获取信息。在EAV—HP发现以
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