豬 A 型輪狀病毒（Porcine Rotavirus A, PRV-A）是引起仔豬病毒性腹瀉的主要病原體之一，其病毒蛋白在病毒結構、復制周期及致病過程中發揮關鍵作用。以下從病毒結構、蛋白分類、功能機制及應用研究等方面展開詳細說明：

一、病毒基本結構與蛋白組成
PRV-A 屬于呼腸孤病毒科（Reoviridae）輪狀病毒屬，病毒粒子為無包膜的二十面體雙層衣殼結構，直徑約 70-80 nm。基因組為分節段的雙鏈 RNA（dsRNA），由 11 個基因片段組成，編碼 6 種結構蛋白（VP1-VP4、VP6、VP7）和 5 種非結構蛋白（NSP1-NSP5）。其蛋白組成與功能高度保守，但部分結構蛋白（如 VP4、VP7）的抗原性差異是病毒分型的基礎（PRV-A 至少有 15 種 G 血清型和 11 種 P 血清型）。

二、主要結構蛋白及功能
1.  外層衣殼蛋白：VP4 和 VP7

• VP4：刺突蛋白，決定 P 型特異性 
  • 分子量與結構：VP4 前體蛋白（VP8* + VP5*）分子量約 88 kDa，經宿主胰蛋白酶切割后形成 VP8*（約 28 kDa）和 VP5*（約 60 kDa）兩個亞單位。VP8暴露于病毒表面，含宿主細胞受體結合位點；VP5與內層衣殼相連，參與病毒膜融合。
  • 功能：VP4 通過 VP8 * 與宿主腸上皮細胞表面的糖蛋白受體（如唾液酸、碳水化合物受體）結合，介導病毒吸附；胰蛋白酶切割 VP4 可增強病毒感染性，這也是 PRV-A 在腸道內致病的關鍵步驟（仔豬胰腺分泌的胰蛋白酶可激活 VP4）。
• VP7：糖蛋白，決定 G 型特異性 
  • 分子量約 38 kDa，是外層衣殼的主要抗原蛋白，表面有多個中和表位。VP7 的氨基酸序列變異導致 G 血清型差異（如 PRV-A 常見的 G5、G9 型），其三維結構呈 β- 三明治折疊，通過疏水相互作用與內層衣殼結合。
  • 功能：VP7 參與維持病毒衣殼穩定性，并誘導宿主產生中和抗體，是疫苗研發的核心靶點（如口服活疫苗中的 VP7 抗原）。

2.  內層衣殼蛋白：VP6

• 分子量約 40 kDa，是病毒最保守的結構蛋白，構成內層衣殼的主體（二十面體晶格結構），包裹病毒基因組。
• 功能：VP6 具有型特異性抗原表位，可用于 PRV-A 的通用診斷（如 ELISA 檢測中作為包被抗原）；此外，VP6 可與非結構蛋白 NSP2、NSP5 相互作用，參與病毒復制復合體的組裝。

3.  核心蛋白：VP1、VP2、VP3

• VP1：RNA 依賴的 RNA 聚合酶（RdRp） 
  • 分子量約 125 kDa，位于病毒核心，負責基因組 RNA 的復制和轉錄（以負鏈 RNA 為模板合成正鏈 mRNA）。
• VP2：核心支架蛋白 
  • 分子量約 60 kDa，形成病毒核心的蛋白骨架，包裹 VP1 和基因組 RNA，維持 RdRp 的活性構象。
• VP3：鳥苷酸轉移酶（加帽酶） 
  • 分子量約 87 kDa，參與病毒 mRNA 的 5' 端加帽修飾，保護 mRNA 免受宿主核酸酶降解，并促進翻譯起始。

三、非結構蛋白及功能
1.  NSP1：干擾素拮抗劑

• 分子量約 87 kDa，通過降解宿主細胞內的干擾素調節因子（IRF3、IRF7）抑制 I 型干擾素應答，幫助病毒逃逸宿主免疫防御。例如，PRV-A 的 NSP1 可誘導 IRF3 的泛素化降解，降低 IFN-β 的表達。

2.  NSP2：RNA 結合蛋白

• 分子量約 37 kDa，形成六聚體結構，結合病毒基因組 RNA 并促進其復制，同時作為 NSP5 的結合伴侶，參與病毒包涵體（病毒工廠）的形成。

3.  NSP3：翻譯調控蛋白

• 分子量約 25 kDa，與宿主細胞的 eIF4G 翻譯起始因子結合，抑制宿主 mRNA 的翻譯，選擇性促進病毒 mRNA 的表達，為病毒復制提供物質基礎。

4.  NSP4：腸毒素與病毒釋放因子

• 分子量約 22 kDa，是首個被發現的病毒腸毒素： 
  • 致病機制：NSP4 通過與宿主腸上皮細胞的受體（如 Caveolin-1）結合，激活 Ca2?信號通路，誘導氯離子分泌和水分流失，導致腹瀉；此外，NSP4 可破壞細胞緊密連接，增強腸道通透性。
  • 病毒釋放：NSP4 促進子代病毒粒子從宿主細胞出芽釋放，不同于其他無包膜病毒的裂解釋放方式。

5.  NSP5：病毒工廠組裝蛋白

• 分子量約 16 kDa，在宿主細胞內形成纖維狀聚合體，與 NSP2 共同組裝病毒包涵體（病毒復制的場所），并調控 RNA 復制復合體的活性。

四、蛋白表達與研究技術
1.  重組蛋白表達系統

• VP7 和 VP4 的原核表達：利用大腸桿菌表達重組 VP7 或 VP4（如 VP8亞單位），通過 His 標簽純化后作為診斷抗原。例如，重組 VP7 蛋白可用于 ELISA 檢測豬血清中的 G 型特異性抗體，而 VP8可用于 P 型分型。
• 真核表達與病毒樣顆粒（VLP）：在昆蟲細胞（桿狀病毒系統）中共表達 VP2、VP6、VP7，可自組裝形成 VLP，其結構與天然病毒相似，常用于疫苗研發和免疫原性研究。

2.  蛋白結構解析

• 冷凍電鏡（Cryo-EM）：解析了 VP7 三聚體的三維結構，發現其表面糖基化位點（如 Asn290）可影響抗體結合效率；VP4 切割后的 VP8 * 結構顯示，其保守的碳水化合物結合口袋是受體識別的關鍵區域。
• X 射線晶體學：闡明了 NSP1 與 IRF3 的復合物結構，發現 NSP1 的鋅指結構域可特異性結合 IRF3 的 N 端結構域，為開發抗 NSP1 藥物提供靶點。

五、蛋白在診斷與疫苗中的應用
1.  診斷試劑開發

• ELISA 檢測：以 VP6 作為包被抗原，可檢測 PRV-A 的通用抗體；以 VP7 或 VP8 * 作為抗原，可分別檢測 G 型和 P 型特異性抗體，用于病毒分型。
• 膠體金試紙條：基于 NSP4 抗體或 VP7 抗體構建的試紙條，可快速檢測糞便中的 PRV-A 抗原，適用于豬場現場診斷（檢測限可達 10?拷貝 /mL）。

2.  疫苗研發進展

• 減毒活疫苗：經典疫苗如 RotaTeq?（人 - 牛重組輪狀病毒疫苗）包含 VP7 和 VP4 抗原，可交叉保護 PRV-A 感染；豬源減毒活疫苗（如 G5 型 PRV-A 疫苗）通過口服免疫誘導腸道黏膜免疫，產生 IgA 抗體。
• 亞單位疫苗：重組 VP7 蛋白與佐劑（如 CpG）聯用，可誘導系統性中和抗體；VP8亞單位疫苗（如 P4 型 VP8）可特異性中和同型病毒，常用于多價疫苗組合。
• VLP 疫苗：昆蟲細胞表達的 VP2-VP6-VP7 VLP 具有高度免疫原性，無需佐劑即可誘導強效體液免疫和細胞免疫，動物實驗顯示其保護效率可達 90% 以上。

六、蛋白特性與致病機制關聯

• 抗原變異與免疫逃逸：VP7 和 VP4 的高變區（如 VP7 的 G-H 環）易發生點突變或重組，導致新型 G/P 型出現（如 G12/P [3] 型 PRV-A），逃逸宿主已有的免疫保護，這也是仔豬反復感染的重要原因。
• 非結構蛋白的致病協同作用：NSP4 作為腸毒素，與 VP4 的細胞吸附功能協同，加劇腸道病理損傷；NSP1 抑制干擾素應答，為病毒復制創造免疫抑制環境。

七、研究熱點與挑戰

• 新型 G/P 型蛋白解析：近年來發現的 G10/P [14] 等新型 PRV-A，其 VP7 和 VP4 的抗原表位發生顯著變異，需重新評估現有疫苗的保護效力。
• 廣譜疫苗靶點開發：針對保守結構蛋白（如 VP6、VP1）或非結構蛋白（如 NSP2）的保守區域，開發跨 G/P 型的廣譜疫苗，目前基于 VP6 的 DNA 疫苗已在小鼠模型中顯示交叉保護潛力。
• 抗病毒藥物靶點：RdRp（VP1）和加帽酶（VP3）的保守催化結構域可作為藥物開發靶點，例如小分子抑制劑 2'-C - 甲基胞苷可特異性抑制 PRV-A 的 RNA 復制。

豬 A 型輪狀病毒的結構蛋白（如 VP4、VP7）是抗原多樣性和宿主互作的核心，而非結構蛋白（如 NSP1、NSP4）則調控病毒復制與致病過程。對這些蛋白的結構與功能研究，不僅為腹瀉診斷提供了分子靶點，也為多價疫苗和抗病毒藥物開發奠定了基礎。未來需重點關注病毒蛋白的變異規律，以應對 PRV-A 不斷進化帶來的防控挑戰。