《Virology》:Genome characterization and evolutionary analysis of a novel Anativirus from a wild Muscovy duck in Guangdong, China
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本研究從廣東莫明自然死亡的野生鴨嘴鴨中分離鑒定出新型Anativirus GD2411株,通過mNGS測序獲得8085核苷酸的完整基因組,系統發育分析顯示其與鴨源病毒TW90和CH01親緣關系密切(88%和81.2%核酸相似性),但與雞源病毒CHK1差異顯著(50.6%)。病毒呈現高腸道 tropism,盲腸 viral load最高,提示糞口傳播為主要途徑。其3D蛋白高度保守(≥97%氨基酸相似性),為抗病毒治療和疫苗研發提供潛在靶點。
Jieyu Xie|Tingting Hu|Jiaqi He|Yeqing Cai|Qinhuang Wu|LiXia Li|Hao Liu
佛山大學動物科學技術學院,中國廣東省佛山市,528225
摘要
從中國廣東省茂名市采集的一只自然死亡的野生麝香鴨(Cairina moschata)中鑒定并表征了一種新的Anativirus屬病毒。該病毒株暫命名為Anativirus GD2411,通過宏基因組下一代測序(mNGS)技術獲得了其完整的8,085個核苷酸的基因組。該基因組包含一個開放閱讀框(nt 413–7,873),編碼典型的小RNA病毒多聚蛋白,兩側分別是一個5′非翻譯區(UTR;412 nt)和一個3′非翻譯區(209 nt),末端帶有poly(A)尾基。全基因組核苷酸同源性分析顯示,GD2411與鴨源病毒株聚類,與CH01的同源性為88.0%,與TW90的同源性為81.2%,而與雞源病毒株CHK1的同源性僅為50.6%。在功能區域觀察到高水平的氨基酸保守性,特別是在2C(≥91.9%)、3C(≥92.4%)和3D(≥97.0%)區域,這反映了RNA依賴性RNA聚合酶功能的保留;谕暾蚪M和3D蛋白序列的系統發育分析一致將GD2411歸類為鴨源Anativirus分支,表明其與TW90和CH01具有密切的進化關系。盡管尚未建立實驗感染模型,但PCR檢測顯示病毒在胃腸道中廣泛分布,其中盲腸中的病毒載量最高,提示糞便-口腔傳播可能是主要傳播途徑。這些發現為華南地區野生麝香鴨中Anativirus感染提供了初步證據,但由于樣本量有限,無法確定其宿主范圍的擴展情況。高度保守的3D區域被認為是抗病毒治療或疫苗開發的潛在靶點。
引言
Picornaviridae科包含無包膜、正鏈單鏈RNA病毒,其特征是具有保守的基因組結構,包括5′非翻譯區、引導蛋白(L)、結構蛋白P1(VP0, VP3, VP1)、非結構蛋白P2(2A1, 2A2, 2B, 2C)和P3(3A, 3B, 3C, 3D)、3′非翻譯區以及poly(A)尾基(Zell等人,2017年)。2A、3C和3D等結構域內的氨基酸同源性是病毒分類和功能特征的關鍵分子標記。雖然大多數小RNA病毒具有很強的宿主特異性,但某些成員(如口蹄疫病毒,可感染多種家畜;以及具有全球人類傳播潛力的腸道病毒)仍表現出跨物種傳播能力(Guo等人,2023年;Jamal和Belsham,2013年;Lewis-Rogers和Crandall,2010年;Tapparel等人,2013年;Zell等人,2017年)。
Anativirus屬是最近在
Picornaviridae科中建立的,其特征是病毒顆粒直徑為30–32 nm,具有二十面體衣殼,基因組大小在6.7至10.1 kb之間(Zell等人,2017年)。1990年,Tseng及其同事從臺灣出現肝炎癥狀的鴨子中分離出了Anativirus A1 TW90A(GenBank:
AY563023.1)。這種病毒在實驗感染的雛鴨中導致生長遲緩,但沒有產生典型的病毒性肝炎病變(Tseng和Tsai,2007年)。隨后,在2013年,Boros等人從匈牙利一只腹瀉的雞體內鑒定出多種小RNA病毒,包括新的Anativirus B1-Pf-CHK1/phV(GenBank:
KT880670.1),這表明禽類腸道疾病中可能存在共感染和重組事件(Boros等人,2016年)。盡管有這些發現,但關于
Anativirus的宿主范圍、分子致病機制和生態傳播的全球研究仍然有限,需要系統研究來闡明其生物學特性和公共衛生意義(Andino等人,2023年;Tseng和Tsai,2007年)。
野生麝香鴨是濕地生態系統中的關鍵指示物種,也是多種病原體的自然宿主,包括禽流感病毒、鴨瘟病毒、鴨A型肝炎病毒、Salmonella enterica和Escherichia coli(Dhama等人,2017年;Liu等人,2019年;Spackman,2020年;Wang等人,2020年;Zhao等人,2024年)。這些病原體可引起從急性肝炎到腸炎、敗血癥和腹膜炎等多種疾病。因此,確定野生鴨中的Anativirus感染狀態對于評估對家禽和野生動物的潛在威脅、闡明生態傳播途徑以及制定疾病監測和控制策略至關重要(Arias-Sosa和Rojas,2021年)。
在本研究中,我們報告了從中國廣東省一只自然死亡的野生麝香鴨中鑒定并完全表征了一種新的Anativirus病毒株GD2411。通過全面的序列分析和穩健的系統發育方法,我們對該新興禽類病原體的進化關系和分子特征進行了深入研究。
樣本收集
樣本收集
2024年1月,從中國廣東省茂名市采集了兩只疑似患有傳染病的死亡野生麝香鴨。無菌解剖了多個出現明顯病理變化的組織(脾臟、心臟、砂囊、十二指腸、盲腸、食道、氣管、肝臟、大腸和嗉囊),并立即將其置于預冷卻(4°C)的磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)中。使用機械組織研磨機制備組織勻漿液,然后在8600×g的離心力下離心20分鐘
病理學和組織分布
尸檢顯示死亡麝香鴨有多處病變。主要發現包括腹腔內的漿液性滲出(腹水)、氣管腔內的干酪樣滲出物形成鑄型、肺部充血伴有明顯的肋骨印記、肝臟和脾臟的深紫色淤血,以及嗉囊和前胃中的膿性沉積物。還觀察到腸道水腫和散在的點狀出血(圖1)。宏基因組測序分析進一步確認了病毒的存在
討論
本研究報道了從中國廣東省一只野生麝香鴨中鑒定并完全表征了一種新的Anativirus病毒株GD2411。盡管未建立實驗性疾病模型,但GD2411在消化道的多個組織中均被檢測到,其中盲腸中的病毒載量最高,提示糞便-口腔傳播可能是主要的感染和傳播途徑。
已知小RNA病毒具有較高的遺傳變異性
結論
本研究報道了中國廣東省一只野生麝香鴨中鑒定并表征的一種新的Anativirus病毒株GD2411。系統發育分析證實了其與已知鴨源病毒株的密切進化關系,支持Anativirus屬內存在宿主特異性進化的假設。該病毒表現出對胃腸道的優先親和性,尤其是盲腸,這與糞便-口腔傳播途徑一致。值得注意的是
倫理聲明
本研究獲得了佛山大學動物科學技術學院研究倫理委員會的批準(批準編號:FOSU7922903)。所有獲取和處理臨床樣本的實驗方案均嚴格遵循中國實驗室動物管理規定。本研究符合當地法規和機構要求。
資助
本研究得到了國家自然科學基金(項目編號:32273097)的支持。
CRediT作者貢獻聲明
Jieyu Xie:數據管理、正式分析、研究調查、項目管理、軟件使用、監督、驗證、初稿撰寫、審稿與編輯。Tingting Hu:研究調查、軟件使用、驗證、初稿撰寫、審稿與編輯。Jiaqi He:數據管理、研究調查、軟件使用、數據可視化、初稿撰寫。Yeqing Cai:研究調查、軟件使用、驗證、數據可視化、初稿撰寫。Qinhuang Wu:數據管理、軟件使用利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。
致謝
我們感謝佛山大學動物科學技術學院的Liangzong Huang教授在本文撰寫過程中提供的寶貴意見和建議。