章燕红，龚志成，周波，张其彬，蒋兵
摘要：非洲猪瘟病毒（ASFV）具有双链、线性的DNA基因组，基因可多达200多个。虽然ASFV基因组整体突变率很低，但是ASFV的可变区基因和基因间区域不仅可能发生多个单核苷酸变化，部分基因可能发生基因重组、基因缺失、基因复制、序列分化等，表现为基因多样性。本文就ASFV基因组、主要基因等进行综述，以期为科学防控非洲猪瘟提供参考。
关键词：非洲猪瘟病毒;基因组;基因;多样性
非洲猪瘟病毒（African swine fever virus，ASFV）是非洲猪瘟病毒科的DNA病毒，病毒颗粒较大，直径为200～300nm，有囊膜，呈二十面体，具有五层结构，由内到外依次为基因组、内核心壳、内囊膜、衣壳、外囊膜[1，2]。根据衣壳蛋白（p72）编码基因B646L序列的差异，可将ASFV分为24种基因型，不同基因型ASFV交叉保护率低，且基因组大小差异较大[1]。
1 基因组
基因组（genome）是指一个生命单元（细胞或病毒等）所拥有的全部遗传物质（包括核内和核外遗传信息），其本质是DNA或RNA。各种生物体基因组大小、所包含的基因数和种类有所不同。病毒基因组可看作游离的基因，变化较大，可能是单链或双链，线状或环状，有些病毒基因可相互重叠，而ASFV的基因组是双链、线性的DNA基因组[3]。根据NCBI（National Center for Biotech
-nology Information）公布的ASFV基因组数据显示，ASFV基因组长度为169.931～193.886kb，最小的是2019年在越南河内市分离的毒株ASFV/Hanoi/2019，长度为169.931kb，最大的是1950年在肯尼亚分离的毒株ASFV/Kenya/1950，长度为193.886kb，大部分毒株基因组长度在189.37kb左右。
ASFV基因组大致可分为中央保守区、左右两侧可变区，以及末端发夹环结构（包含反向重复序列）[3]。在繁殖过程中，ASFV基因组两端的可变区基因（特别是可变区的多基因家族）序列容易出现丢失或变异，造成不同毒株或同一毒株不同代次的基因组呈现的多样性[2，4]。于婷婷等[5]对NCBI公布的ASFV全基因组数据进行筛选，并结合区域分布、传染信息使用MAFFT、MEGAR软件进行ASFV全基因组序列系统生物学分析，筛选出35株ASFV全基因组并成功构建进化树，分析表明基因型Ⅷ型可能为最早的原始株，其他基因型可能是由基因型Ⅷ型突变衍生出，基因型Ⅰ型与Ⅳ型被划分在同一分支中，表明二者在全基因组上相近，基因型Ⅳ型可能是由Ⅰ型突变或重组得到，基因型Ⅱ型与部分Ⅰ型、Ⅸ型分在同一分支，可能是部分Ⅰ型与Ⅸ型重组得到，分支最远的两个基因型是基因型Ⅱ型与Ⅷ型，基因组Ⅷ型与基因型Ⅱ型相比存在很多缺失、差异片段，主要缺失片段为V110、MGF360、MGF505/530，而基因型Ⅱ型MGF505/530-7R、MGF360-1L出现的重复片段可能是早期基因型出现重组的结果。
2 基因
基因（gene）是遗传物质的最小功能单位，1909年约翰森（W.L.Johannsen）最早提出基因这个名词。病毒通常只有几个至几十个基因，而ASFV的大部分毒株基因多达200多个。据NCBI公布数据显示基因组最小毒株ASFV/Hanoi/2019（169.931kb），含有140个基因，而2016年在乌克兰基辅分离毒株ASFV/Kyiv/2016/131（191.911kb），基因多达246个。
2.1 结构蛋白编码基因
ASFV可编码50种以上结构蛋白，按位置可将结构蛋白划分为内核心壳蛋白、内囊膜蛋白、衣壳蛋白、外囊膜蛋白，其中核心壳蛋白中亲和结构蛋白P10编码基因是pk78R，多聚蛋白前体pp220、pp62编码基因分别是CP2475L、CP530R;内囊膜蛋白P17、P30、P54编码基因分别是E248R、CP204L、E183L;衣壳蛋白P72、M1249L、P49编码基因分别是B646L、M1249L、B438L;外囊膜蛋白CD2v、P24、P12编码基因分别是Ep402R、KP177R、O61R[3]。
2.2 非结构蛋白编码基因
ASFV可编码100多种非结构蛋白，主要包括与病毒复制、病毒毒力、免疫逃逸相关蛋白，其中为ASFV复制提供能量蛋白pK196R、dUTPase（pE165R）、pA240L编码基因的是K196R、E165R、A240L;参与病毒DNA复制和修复的蛋白TopoⅡ（pP1192R）、DNA polX（pO174L）、AP endonuclease（pE296R）、DNA ligase（pNP419L）编码基因分别是P1192R（i7R）、O174L、E296R、NP419L（g3L）;启动ASFV基因转录的pC315R编码基因是C315R;参与ASFV基因转录的pNP145L、pH359L、pD205R、pC147L、pD339L、pCP80R 等蛋白編码基因分别是NP145L、H359L、D205R、C147L、D339L、CP80R;解旋酶蛋白
pA859L、pF105L、pB92L、pD133L（g10L）、pQ706L（j10L）、pQP509L（j11L）编码基因分别是A859L、F105L、B92L、D133L、Q706L、QP509L;ASFV主要毒力蛋白pDP148R、pI177L、9GL（pB119L）、UK和pDP71L编码基因分别是DP148R、I177L、9GL（B119L）、UK（DP96R）和DP71L[6]。此外，MGF360、MGF505等多个多基因家族基因也与毒力相关。pA238L可抑制核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）、T细胞核因子（Nuclear factor of activated T cells，NFAT）和其他因子调控的宿主细胞基因转录，其编码基因A238L作为免疫逃逸基因，缺失该基因的疫苗接种猪无明显不良反应，但不能产生有效的免疫保护力[6]。参与病毒感染细胞后诱导的血细胞吸附过程C型凝集素样蛋白（C-type lectin）编码基因为EP153R，而与红细胞吸附特性相关基因包括EP153R、Ep402R[4]。
2.3 多基因家族
多基因家族（Multigene families，MGF）位于ASFV基因组可变区，具有相似的序列特征，主要包括MGF100、MGF110、MGF300、MGF360、MGF505、MGF530，MGF基因中后面的数值表示其编码蛋白质的氨基酸平均数量，如MGF360可编码氨基酸的平均数量为360个[6，7]。MGF110除KIR69毒株完全缺失，其余毒株中均有发现;MGF110在Malawi LIL20/1毒株基因组右侧，其余均位于左侧，MGF110家族包括14个同源基因，其同源基因在BA71V毒株中含有5个、在LIS57毒株中含有12个、在BA60毒株中含有12个、在LIS60毒株中含有5个、在ASFV Vero细胞适应株L60含有3个;MGF110编码的蛋白具有一个共同结构，即1个显著保守的富含半胱氨酸的结构域，并存在高度疏水的NH2-末端序列;MGF100是在分离株LIS57基因组左侧中发现的;MGF300、MGF530均是在对Malawi LIL20/1毒株基因组测序中发现的，在Malawi LIL20/1毒株他们的同源基因数分别是3个、6个;MGF530有4个保守的结构域和4个保守的半胱氨酸残基;MGF360基因拷贝数最多，变异性最大，共包含22个同源基因;另外，Georgia2007/1基因组最左边（MGF360-1L基因）和最右边（MGF360-21R基因）相似度最高，同源性达69%，可能是基因转座从基因组一端复制到另一端的;MGF505在BA71V毒株基因组中有7个同源且串联排列的基因，在ASFV感染过程中均表达，且多肽的氨基酸末端发现了3个显著保守区域[7]。
MGF与ASFV噬性、毒力等相关，MS16和BA71V毒株由于MGF360和MGF530的区域明显缺失，均不能在巨噬细胞培养物中复制;且缺失MGF360、MGF505的特定成员可以使有毒力的野外分离株完全减毒;删除或中断MGF360、MGF530、MGF505基因导致强毒力的Benin97/1毒株毒性减弱并诱导高水平的保护，并能抵抗强毒亲本病毒攻击;缺失MGF360-3HL、311和3LL可以使ASFV在蜱体内生长显著减慢[7]。
3 基因多样性的原因
DNA作为遗传物质，具有保守性、变异性和流动性。与其他病毒相比，ASFV基因组整体突变率很低，但是ASFV的可变区基因和基因间区域不仅可能发生多个单核苷酸变化，部分基因（特别是MGF）可能发生基因重组、基因缺失、基因复制、序列分化等，表现为基因多样性[2，4]。ASFV基因多样性主要同ASFV的DNA聚合酶（AsfvPolX）和DNA连接酶AsfvLIG的保真率低有关，AsfvPolX是已知最小的DNA聚合酶，缺少同源蛋白中保守的拇指结构域和8kD结构域，AsfvPolX催化ASFV病毒基因组DNA修复过程中的空隙填充反应，具有高度的错误倾向，而AsfvLIG是迄今发现的最小的DNA连接酶之一，由419个氨基酸组成，与其他DNA连接酶的DNA结合域（DBD）的结构域没有相似之处，是最容易出错的连接酶之一[2，6]。此外，DNA重组是病毒遗传变异的重要来源，增加了基因和基因组的多样性，有研究者从42个ASFV对齐基因组中发现了152个重组事件的可靠证据，以及系统发育重建表明在MGF、E183L、B602L、EP153和EP402R基因中均有发生基因重组[2]。
4 基因与疫苗研究
基因缺失疫苗是目前ASFV疫苗研究的热点，张艳艳等[8]通过基因工程方法在ASFV流行株SY18株构建CD2v、MGF单基因和双基因缺失株，缺失CD2v单基因毒株毒力无致弱，缺失MGF单基因毒株毒力显著降低，缺失CD2v、MGF双基因毒株的不仅具有很好的安全性，而且具有良好的攻毒保护效果，可作为良好的疫苗候选株。此外，流行毒株Georgia2007/1敲除9GL和MGF360/505基因后毒力减弱，但保护效果不理想，而9GL和UK基因缺失时，具有很好的免疫原性，能有效抵抗同源强毒株的感染，并对不同基因型强毒株有一定的交叉保护效果[9]。
参考文献：
[1] 潘力，罗瑞，王涛，等.非洲猪瘟病毒研究进展：组学视角[J].病毒学报，2022，38（1）：246-256.
[2] 朱利敏，邹兴启，赵启祖.非洲猪瘟病毒多样性[J].病毒学报，2021，37（3）：719-725.
[3] 何健，石建州，刘阳坤，等.非洲猪瘟病毒研究进展[J].南阳师范学院學报，2022，21（1）：55-62.
[4] Malogolovkin A ，Kolbasov D. Genetic and Antigenic Diversity of African Swine Fever Virus[J].Virus Research，2019，271：197673.
[5] 于婷婷，陈江华，丰志华，等.35株非洲猪瘟病毒全基因组序列的系统生物学分析[J].福建农业科技，2020（5）：12-19.
[6] 欧云文，刘俐君，贾宁，等.非结构蛋白在非洲猪瘟病毒感染中作用[J].病毒学报，2021，37（4）：910-921.
[7] 曾喻兵，李飞，朱玲，等.非洲猪瘟病毒多基因家族研究进展[J].病毒学报，2021，37（4）：957-963.
[8] 张艳艳，陈腾，张静远，等.非洲猪瘟病毒基因缺失疫苗株的构建和免疫保护特性[J].中国兽医学报，2019，39（8）：1421-1427.
[9] 吴慧如，梁晓磊，邵洋洋，等.非洲猪瘟疫苗研究进展[J].畜牧与兽医，2021，53（9）：130-134.
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