E2糖タンパク質ドメインI上のP108とT109は、古典的な豚熱ウイルスのウサギへの適応には重要であるが、豚での病原性には重要ではない

P108 and T109 on the E2 glycoprotein Domain I are critical for the adaptation of classical swine fever virus to rabbits but not the virulence in pigs.

• Libao Xie
• Yuying Han
• Yuteng Ma
• Mengqi Yuan
• Weike Li
• Lian-Feng Li
• Miao Li
• Yuan Sun
• Yuzi Luo
• Su Li
• Shouping Hu
• Yongfeng Li
• Hua-Ji Qiu

抄録

古典的な豚熱ウイルス（CSFV）生ワクチンC株はウサギへの適応性があり，豚では高病原性のCSFVシメン株とは対照的な減衰性を示した．これまでに、我々は、ドメインII（E2）上のR132、S133およびD191ではなく、E2糖タンパク質ドメインI（E2上のE2）上のP108およびT109がC株のウサギへの適応を決定することを実証してきた（ATR）。しかし、これらの重要なアミノ酸がシメン株のATRや豚の病原性に影響を与えるかどうかについては、依然として不明な点が多い。本研究では、C株のE糖タンパク質を担持した非ウサギ適応シメン変異体vSM-HCLVEをベースに、C株のE2、E2、またはE2を担持した3種類のキメラウイルスを作製し、評価した。その結果、C株のE2またはE2ではなく、C株のE2がvSM-HCLVEをウサギに適応させることがわかり、E2がE糖タンパク質（E2-E）と組み合わせてシメン株ATRを付与し、新たなウサギ適応CSFVを作成することを示唆していることがわかった。メカニズム的には、C株のE2-Eは、C株の標的細胞であるウサギの脾臓リンパ球への感染時にウイルスの侵入を媒介する。特筆すべきは、ブタ実験では、C株のE2-Eはシメン株と比較してウイルスのウイルス性に影響を与えないことが示された。逆に、C株のE2とEを置換すると、ブタではシメン株が減衰することから、CSFV ATRの分子基盤とブタの病原性が重複していないことが示唆された。我々の知見は、CSFV のウサギへの適応機構と CSFV の適応と減衰の分子基盤についての新たな知見を提供するものである。歴史的に、ブラインドパッセージによって製造された生ワクチンは、通常、細胞培養物または非感受性宿主での適応と自然宿主での減衰をもたらし、古典的な例として、ウサギで数百回のパッセージを経て開発された古典的な豚熱ウイルス（CSFV）ラピン化ワクチンC株がある。しかし、非感受性宿主に対するウイルスの適応機構や、ウイルスの適応と減衰の分子基盤については、ほとんど不明のままである。本研究では，E2糖タンパク質上のP108およびT109とウサギ適応C株のE糖タンパク質が，高病原性CSFVシメン株のウサギへの適応には，感染時のウイルス侵入に影響を与えるが，ブタではシメン株を減衰させないことを明らかにした．これらの結果は、CSFVのウサギへの適応とブタでの減弱の異なる分子基盤に関する重要な情報を提供するものである。

The classical swine fever virus (CSFV) live attenuated vaccine C-strain is adaptive to rabbits and attenuated in pigs in contrast with the highly virulent CSFV Shimen strain. Previously, we have demonstrated that P108 and T109 on the E2 glycoprotein Domain I (E2 on the E2) rather than R132, S133 and D191 on the Domain II (E2) determine C-strain's adaptation to rabbits (ATR). However, it remains elusive that whether these critical amino acids affect the ATR of the Shimen strain and virulence in pigs. In this study, three chimeric viruses harboring the E2, E2, or E2 of C-strain based on the non-rabbit-adaptive Shimen mutant vSM-HCLVE carrying the E glycoprotein of C-strain were generated and evaluated. We found that the E2 or E2 but not E2 of C-strain render vSM-HCLVE to be adaptive to rabbits, suggesting that the E2 in combination with the E glycoprotein (E2-E) confer the Shimen strain ATR, creating new rabbit-adaptive CSFVs. Mechanistically, the E2-E of C-strain mediate viral entry during infection in rabbit spleen lymphocytes, which are target cells of C-strain. Notably, pig experiments showed that the E2-E of C-strain do not affect viral virulence compared with the Shimen strain. Conversely, the substitution of the E2 and E of C-strain attenuates the Shimen strain in pigs, indicating that the molecular basis of the CSFV ATR and virulence in pigs are not overlapping. Our findings provide new insights into the adaptation mechanism of CSFV to rabbits and the molecular basis of CSFV adaptation and attenuation. Historically, live attenuated vaccines produced by blind passage usually lead to adaptation in cell cultures or non-susceptible hosts and attenuation in natural hosts, with a classical example being the classical swine fever virus (CSFV) lapinized vaccine C-strain developed by hundreds of passages in rabbits. However, the mechanism of viral adaptation to non-susceptible hosts and the molecular basis for viral adaptation and attenuation remain largely unknown. In this study, we demonstrated that the P108 and T109 on the E2 glycoprotein together with the E glycoprotein of rabbit-adaptive C-strain confer the adaptation of the highly virulent CSFV Shimen strain to rabbits by affecting viral entry during infection, but do not attenuate the Shimen strain in pigs. Our results provide vital information on the different molecular basis of CSFV adaptation to rabbits and attenuation in pigs.

Copyright © 2020 Xie et al.