山羊痘病毒属(CPV)病毒是重要的动物痘病毒之一,其成员包括绵羊痘病毒(SPV)、山羊痘病毒(GPV)和牛的结节性疹病毒(LSDV)。在自然状态下,GPV可感染绵羊和山羊,大多数SPV毒株仅感染绵羊,LSDV仅感染牛,三者间的宿主范围差异机制目前尚不清楚。本研究以Vero细胞为模型,以高通量转录组测序技术和SILAC结合MS/MS定量蛋白组技术为手段,从宿主角度系统地分析SPV和GPV感染后Vero细胞的转录组和蛋白组差异。然后从病毒角度,通过分子生物学试验和生物信息学技术,分析SPV感染对宿主PKR信号通路的影响,以及K3L在SPV和GPV宿主范围差异中的作用。主要研究结果如下:1.采用Affymetrix全转录本表达谱芯片,开展SPV与GPV感染Vero细胞后细胞的转录本表达谱芯片的分析。在总共45763个分子被测到信号中,GPV与SPV在感染早期均引起细胞转录组发生了明显的变化,但是二者之间引起的细胞转录组差异并不明显。与阴性对照组相比,病毒感染组差异分子的信号有明显的不同,而且感染后随着时间的增加差异分子逐渐增多。GPV感染组和SPV感染组差异分子之间也有不同,并随着感染时间的增加而呈明显变化。2.基于SILAC结合MS/MS定量蛋白组技术,研究SPV与GPV感染细胞之间的蛋白组学差异。在检测到的2146个蛋白质中,SPV感染引起细胞中110个蛋白上调和128个蛋白下调;GPV感染引起细胞中99个蛋白上调和77个蛋白下调;相对于GPV感染组,SPV感染后引起细胞表达上调的蛋白77个,下调的蛋白70个;GPV感染和SPV感染后表达均上调的蛋白27个,均下调的蛋白31个。总体上,GPV感染引起的上调和下调的倍数均高于SPV感染引起的上调倍数和下调的倍数,表明GPV和SPV感染均可引起宿主细胞蛋白组水平发生明显的改变,且二者之间也存在差异。3.通过分子生物学方法研究显示,SPV可引起PKR的激活,并通过抑制总的翻译来抑制SPV的复制。CPV K3L可直接与PKR相互作用,拮抗PKR,且所有CPVs K3L同源物均可抑制绵羊PKR。GPV K3L可强烈抑制绵羊和山羊的PKR,SPV K3L仅部分抑制山羊PKR。这些结果进一步表明,CPV K3L同源物对PKR抑制的不同程度可能与CPV在自然界中感染宿主范围差异相关。4.分别对绵羊和山羊的PKR、eIF2α以及SPV和GPV的K3L蛋白进行了系统的生物信息学研究,分析它们之间的结合方式,找出潜在的关键氨基酸并利用虚拟突变方法对其进行了突变研究。通过深入分析各个复合物中相互作用的氨基酸,发现在PKR-eIF2α或者PKR-K3L复合物中,静电相互作用,在维持复合物稳定中都发挥着主要作用;CHARMM力场中估算各个复合物之间的相互作用能,发现相互作用能按大小排序为:GPV K3L–山羊PKR>GPV K3L–绵羊PKR>SPV K3L–绵羊PKR>山羊eIF2α–山羊PKR>绵羊eIF2α–绵羊PKR。该排序如实地反映出相比eIF2α来说,K3L在与PKR结合时更强;并进一步揭示出,K3L的关键氨基酸差异可能在GPV与SPV的宿主范围差异中有重要作用。本研究对阐明CPV感染宿主嗜性的分子机制,揭示宿主和CPV间的抗病毒与抗病毒抑制关系,创制无种属差异的病毒药物及羊痘疫苗有重要意义。