基因突变使西尼罗河病毒成为乌鸦中的致命疾病

加州大学戴维斯分校的一名研究人员领导的一个科学家团队发现了一种基因突变，这种基因突变可能导致美国乌鸦中相对温和的西尼罗河病毒转变为一种高度致命的疾病。

由于美国乌鸦对西尼罗河病毒高度敏感，它一直是主要的哨点物种，在提醒科学家和卫生专业人员该疾病在北美的传播方面发挥着重要作用。

这项研究的结果将发表在8月12日的网络版杂志上自然遗传学。

“这项研究的结果强调潜在的像西尼罗河病毒快速适应不断变化的环境时引入新的地理区域,”亚伦说c . Brault中心的病毒学家传疾病的病理学、微生物学和免疫学的加州大学戴维斯分校兽医学院。

“该研究还表明，产生这种适应性变化的基因突变可能导致具有意想不到的症状和传动模式的病毒菌株，”Braul表示。

关于西尼罗河病毒

西尼罗河病毒最早于1937年在乌干达被发现，它在鸟类和蚊子之间来回传播，并通过蚊子叮咬传播给人类。虽然在1957年以色列的一次疫情中，它被确认为严重脑炎和脑膜炎(分别是大脑和脊髓炎症)的原因，但它主要与非洲和中东人类中伴有发烧的轻微感染有关。

1996年，西尼罗河病毒引起了罗马尼亚的脑炎爆发，继续在以色列，突尼斯和俄罗斯的未来几年内引起类似的爆发。

1999年，该病毒在北美首次认可，自加拿大的人类，鸟类，马匹和蚊子和所有连续的美国国家报道。它已成为节肢动物传播的病毒中脑炎的主要原因，这是一组无脊椎动物，包括昆虫，蜘蛛和蜱虫。

鸟类中的西尼罗河病毒

多种北美鸟类，包括喙鸥、家雀、乌鸦和黑嘴喜鹊，都极易感染西尼罗河病毒。事实上，西尼罗河病毒在北美的一个特征就是该病毒在野生和圈养的鸟类中是多么致命。美国乌鸦尤其容易感染西尼罗河病毒，它在城市和郊区以及除了西南沙漠以外的所有自然栖息地都很常见。

因为美国乌鸦非常常见，而且对西尼罗河病毒非常敏感，所以它一直是北美的哨兵物种。流行病学研究发现，美国乌鸦因西尼罗河病毒而死亡，与蚊子种群中较高的感染率和人类聚集性疾病有关。

尽管科学家和卫生专业人士已经详细描述了西尼罗河病毒是如何在北美通过人类和动物种群传播的，但目前还不清楚该病毒是如何在鸟类，特别是美国乌鸦中引发如此严重的疾病的。

精确定位基因突变位点

为了确定西尼罗河病毒是如何发展成为对鸟类如此致命的疾病的，研究小组研究了病毒的基因组成。西尼罗河病毒是一种RNA病毒——它的遗传物质由RNA而不是DNA组成。尽管RNA和DNA分子在结构和功能上有所不同，但它们都在使细胞能够构建复制和执行细胞功能所需的蛋白质方面发挥着关键作用。

研究人员分析了西尼罗河病毒基因组或整个基因系列的进化关系，近年来全球在全球上采样的21种不同的西尼罗河病毒，包括来自北美的菌株。遗传模式的分析表明在病毒基因之一内特定氨基酸的变化不成比例的变化率。

在这种基因组“树”上为各种西尼罗病毒的菌株，它们在上述同一基因区映射了突变变化。他们发现相同的氨基酸变化发生了三次不同的时间，并且所得病毒与人类疾病爆发有关。

为了确定这种突变是否与西尼罗病毒在鸟类中的毒力增加以及其随后传播给人类的能力相关，研究人员将突变独立于低毒力病毒引入。他们还从高毒性的北美菌株中取出了这种突变。

在那里，研究人员对氨基酸进行了改变，他们怀疑这可能会把来自肯尼亚的一种相对温和的西尼罗河病毒株变成一种毒性更强的病毒株，相反，可能会削弱更强的纽约病毒株。

然后，他们给美国乌鸦接种一种亲本病毒或一种新的重组病毒，以观察病毒的活性。

不出所料，他们发现来自相对温和的肯尼亚毒株的亲本病毒直到乌鸦被感染两到三天之后才在乌鸦的血液中被检测到。然而，该病毒株的新的重组形式很快在乌鸦的血液中被检测到，到第三天，其浓度达到了产生它的母病毒的10000倍，几乎杀死了所有的病毒。

然后，研究人员在西尼罗河病毒的毒性纽约菌株的父病毒中进行了倒数氨基酸变化，大大降低了乌鸦的致命。这种较弱的纽约菌株与肯尼亚的相对温和的亲本病毒在血液中可检测的水平和其接种乌鸦之间的致命程度方面的父母病毒相当。

布劳特说:“在西尼罗河病毒在北美出现之前，这个特定基因位点上的氨基酸自然发生的变化似乎在增加鸟类中西尼罗河病毒的毒性方面发挥了重要作用。”“此外，这些数据表明西尼罗河病毒在禽类中复制到高水平是多么依赖于病毒的有效传播，这可能导致人类疾病爆发。”

来源:加州大学戴维斯分校

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