昆虫包涵体衍生型病毒经口感染相关蛋白的研究进展

了解昆虫杆状病毒包涵体衍生型病毒(Occlusion-derived virus,ODV)的经口感染相关蛋白对揭示杆状病毒建立原发感染的机制、明确昆虫的先天免疫系统,以及研究控制昆虫新策略等方面具有重要意义。目前已鉴定的经口感染因子(Per osinfectivity factors,PIF)包括P74、PIF1、PIF2、PIF3、PIF4、PIF5(ODV-E56)和PIF6。此外,与ODV病毒粒子经口感染有关的蛋白有ODV-E66、VP91、Ac108、ORF 145和ORF 150。综述近年来关于上述经口感染相关蛋白的结构和功能等研究成果,分析了这些蛋白的分子生物学特征。     

昆虫包涵体衍生病毒囊膜蛋白的分子生物学

了解杆状病毒的囊膜蛋白对揭示病毒入侵、 囊膜蛋白核定向转运机制以及研究控制昆虫新策略等方面具有重要意义。 目前研究表明,包涵体衍生病毒(occlusion-derived virus, ODV)的囊膜蛋白包括ODV-E25, ODV-E66, ODV-E56, ODV-E18, ODV-E28, P74, PIF1, PIF2, PIF3, GP41, ODV-EC27, ODV-E35, ODV-EC43,BV/ODV-E26,P91和ORF150。 本文结合国内外的研究成果系统的综述了囊膜蛋白的结构和功能,其在经口感染、调节细胞周期和囊膜蛋白的传送等方面起作用。 囊膜蛋白的核定向转运机制,ODV与昆虫中肠之间和包涵体基质之间相互作用以及ODV结构蛋白之间的相互作用等将是今后的研究重点。     

口服感染因子:杆状病毒编码的一种复杂而进化保守的入侵机器

杆状病毒是一类特异性感染节肢动物的大DNA病毒,其感染宿主包括鳞翅目、膜翅目和双翅目的昆虫.在自然界中,包涵体来源型病毒(ODVs)通过对中肠上皮细胞的感染来起始杆状病毒的初始感染,这个过程依赖于一类被命名为口服感染因子(PIFs)的ODV囊膜蛋白.有意思的是,在其他无脊椎动物大DNA病毒中也能发现PIFs同源蛋白,这意味着口服感染是这些病毒所共有的一种古老而进化上保守的入侵机制.本文综述了各个PIF蛋白的功能研究进展、PIF复合物的发现,并讨论了无脊椎动物DNA病毒中PIFs的演化关系.最后展望了未来关于口服感染分子机制的研究方向.     

昆虫杆状病毒经口感染因子P74的结构和功能

杆状病毒(Baculovirus)是一类具有囊膜包裹的双链环状DNA病毒,在自然界中以节肢动物(主要是昆虫)作为专一性宿主进行感染和传播。包涵体衍生型病毒是杆状病毒的一种表型,主要通过宿主经口食入引发感染。多种包涵体衍生型病毒囊膜蛋白在病毒原发感染过程中发挥作用,它们被称为经口感染因子。P74是最早被鉴定且研究最为深入的一种经口感染因子,本文从五个方面综述了国内外关于P74的研究成果。P74含有三个跨膜结构域和两个功能结构域。在病毒释放过程中,P74会分别受到包涵体内碱性蛋白酶和宿主中肠胰蛋白酶酶切,P74及其酶切产物和囊膜表面稳定复合物有微弱相互作用。作为病毒结合蛋白,P74和刷状缘囊膜中一个大小约为35kDa的蛋白存在相互作用,使得病毒结合到宿主细胞上。对P74结构和功能的深入研究将促进我们对昆虫杆状病毒原发感染详细分子机制的认识,并为农业生产病害控制提供参考。     

ClanGV的PIF0与其他经口感染因子间的互作研究

本文旨在通过酵母双杂交技术研究杨扇舟蛾颗粒体病毒(ClanGV)的经口感染因子PIF0和其他经口感染因子PIF1~PIF6之间的互作关系。首先根据ClanGV的基因组序列信息,利用在线软件TMHMM Server v.2.0对PIF0~PIF6进行跨膜区分析,确定需要扩增的片段。然后以诱饵载体pGBKT7和捕获载体pGADT为出发载体,构建了PIF0的重组诱饵载体(B0)和PIF1~PIF6的重组捕获载体(A1~A6)。自激活实验证明,重组诱饵载体B0没有自激活特性,可以进一步开展蛋白的互作研究。酵母双杂交结果证明,PIF0作为诱饵载体时,可以与PIF3和PIF5的重组捕获载体发生蛋白相互作用,与PIF1、PIF2、PIF4和PIF6都没有互作现象。本研究结果将有助于揭示PIF0在ClanGV经口感染过程中的功能,并可为阐明ClanGV的经口感染机制以及开发新型病毒杀虫剂和增效剂奠定基础。     

棉铃虫单核衣壳核多角体病毒囊膜蛋白odv-e66基因及其邻近区域的序列分析

杆状病毒ODV-E66蛋白是包涵体来源病毒(occlusion-derived virus,ODV)囊膜的结构蛋白,ODV囊膜对ODV的稳定性和感染性具有重要作用.本文报道了HaSNPV odv-e66基因及其邻近区域共4 237bp的核苷酸序列及其分析结果.HaSNPV的odv-e66基因编码区全长2 019bp,推测编码一个由672个氨基酸残基组成的,分子量为74.5kD的列比较分显示HaSNPV ODV-E66蛋白具有多个保守区域,包括N末端的强疏水功能区、序列中部的一个可能的核定位信号RKIW,两个Leu-zipper以及5个跨膜区.odv-e66基因上游的两个ORF分别与AcMNPV的orf108和orf109具有同源性,下游的ORF与LsNPV的p13基因具有同源性.     

杆状病毒与昆虫宿主相互作用的研究进展

杆状病毒与昆虫宿主相互作用是一种基本的分子和生态问题, 不仅在农业上, 而且在真核表达系统、 基因治疗、 蛋白表面展示 系统以及基因工程疫苗等方面都有重要的实际应用。杆状病毒还是一种很有潜力的病毒杀虫剂, 而且对环境来说是安全的。研究这些相互 作用也产生了许多重要和有价值的发现。杆状病毒生命循环中存在两种不同形式的病毒, 即包埋型病毒粒子(occlusion derived virus, ODV) 和出芽型病毒粒子(budded virus, BV)。ODV包裹于多角体中, 主要负责宿主的原发感染; 而BV由感染的宿主细胞释放后引发继发 感染。病毒侵染起始于敏感的昆虫宿主食用了污染包涵体病毒的植物。在宿主中肠的碱性环境中, 多角体溶解释放ODV, ODV与宿主肠道 柱状上皮细胞细胞膜融合, 通过内吞体进入细胞。之后核衣壳从内吞体中逃脱并被转运到细胞核。病毒转录和复制在细胞核进行, 新生 的BV粒子从基底膜出芽引起全身感染。杆状病毒与宿主细胞相互作用包括从病毒结合和进入时的相互作用, 到宿主基因表达调节, 以及 修饰与调节细胞和机体所发生的生理和防御的相互作用的复杂和微妙的机制。本文主要以杆状病毒侵染昆虫宿主的过程为线索, 总结和评 述了杆状病毒与昆虫宿主相互作用方面研究的最新进展, 特别是杆状病毒基因在病毒入侵过程中所起的作用。     

杆状病毒Ac110蛋白的保守氨基酸位点N27对病毒在中肠建立有效感染起重要作用

杆状病毒是节肢动物,特别是鳞翅目昆虫的重要病原微生物,在生物防治中有着广泛的应用前景。其对昆虫虫体口服感染的过程中,需要一类称为杆状病毒口服感染因子的帮助才能在虫体中肠成功建立系统感染。Ac110是本实验室最新发现的口服感染因子之一,但其作用机制仍是未知。在本研究中,通过定点突变技术成功构建了两株Ac110保守氨基酸位点突变型重组杆状病毒,将病毒DNA转染昆虫细胞Sf9后,通过蛋白免疫印迹实验验证了Ac110的突变体蛋白均能够正常表达;接着通过病毒滴度测定实验证明了重组病毒均能在Sf9细胞中产生与补回型病毒相当的感染性病毒粒子,说明Ac110的这两个保守氨基酸位点的突变并不影响病毒在细胞中的复制和在细胞之间的传播;最后将纯化的病毒多角体口服感染甜菜夜蛾幼虫进行生物测定实验,发现Ac110的N27氨基酸位点的突变对昆虫幼虫的口服感染能力显著性降低,而L35氨基酸位点的突变则没有影响。     

携带苏云金芽胞杆菌cry1Ac10基因重组杆状病毒的构建及其杀虫活性

用Bac-to-Bac系统,构建了包含极晚期基因ph启动子驱动的带有全长苏云金芽胞杆菌cry1Ac10基因和完整多角体基因的重组质粒pFCP,用该重组质粒感染昆虫Sf9细胞,得到了带有多角体和能够表达cry1Ac10基因的重组杆状病毒vFcph,并在昆虫细胞中表达了Cry1Ac10蛋白。同时构建了含cry1Ac10的穿梭载体．pHTC,并分别转化大肠杆菌、枯草杆菌和苏云金杆菌晶体缺陷型菌株,结果表明此三种工程菌均表达了分子量为133．3kDa的原毒素蛋白,其中在苏云金芽胞杆菌中的表达量最高。生物测定表明重组杆状病毒vFcph的表达产物具有杀虫活性,能增加杆状病毒力,加快杆状病毒杀虫速度,说明利用杆状病毒极晚期基因启动子驱动苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白表达,从而改善杆状病毒的杀虫特性是可行的。     

杆状病毒表达载体的应用现状

杆状病毒是一类具有囊膜的双链环状DNA病毒,主要感染无脊椎动物,在病毒生活周期中会产生两种不同形态的病毒粒子:出芽型病毒粒子(BV),主要负责细胞之间的感染;包埋型病毒粒子(ODV),主要负责虫体之间的感染。随着对杆状病毒研究的不断深入,人们对杆状病毒的应用也越来越广泛,通过对病毒基因组的改造使其成为一种新颖的真核表达载体,现已被广泛应用于蛋白生产中;其次,由于杆状病毒特有的形态,可将靶蛋白展示在病毒粒子表面,进而被应用于诸如医药、临床和生物等多个研究领域中;此外,杆状病毒不能在哺乳动物细胞中进行复制,也不会在这类细胞中增殖和扩散。因此,杆状病毒不会刺激哺乳动物产生强烈的免疫应答,也不会对它们造成功能性的损伤,这些特性使其成为一种极具应用前景的基因治疗载体,给肿瘤治疗、组织再生和靶向给药等民生领域带来福音。本文就杆状病毒在蛋白表达、表面展示和基因治疗方面的研究进行综述,为杆状病毒的分子改造和临床应用提供依据。     

棉铃虫中肠氨肽酶APN4与Cry1Ac、Cry2Aa结合能力的比较

【目的】Bt杀虫蛋白(Bacillus thuringiensis)具有高度的靶标特异性,已经被广泛用于农业害虫防治。Bt杀虫蛋白要发挥杀虫活性,必须首先与其受体蛋白结合,氨肽酶N(Aminopeptidase N)是一类重要的Bt受体蛋白。因此,分析该受体与Bt杀虫蛋白的结合能力,可为进一步明确不同Bt的分子作用机制、Bt的抗性治理以及新Bt的开发应用等提供借鉴。【方法】本文利用Ligand blot和Elisa方法比较了棉铃虫Helicoverpa armigera中肠APN4(Aminopeptidase N4,APN4)与Cry1Ac、Cry2Aa的结合能力。【结果】原核表达的APN4片段与活化的Cry1Ac、Cry2Aa都可以结合,解离常数(Kd)分别是48.59 nmol/L和21.73 nmol/L。【结论】APN4片段与Cry1Ac、Cry2Aa的结合能力在数量级上不存在显著性差异。     

草鱼Fibulin-4蛋白与草鱼呼肠孤病毒外衣壳蛋白相互作用的研究

草鱼呼肠孤病毒(Grass carp reovirus,GCRV)是当前引起我国草鱼出血病的主要病原,其外衣壳蛋白通常在病毒的组织嗜性和细胞嗜性上发挥重要作用。本研究利用共定位、Dot-Blot技术和His-Pull Down技术,验证了草鱼Fibulin-4蛋白与草鱼呼肠孤病毒外衣壳蛋白的相互作用。将pDsRed1N1-VP7,pDsRed1N1-VP56分别与pEGFP-Fibulin-4共转染草鱼性腺细胞GCO。结果显示,病毒蛋白VP7,VP56和草鱼蛋白Fibulin-4均分布于细胞质中,两种蛋白都与Fibulin-4有部分重叠。应用Dot-Blot Overlay技术,将纯化获得的GST与GST-Fibulin-4蛋白倍比稀释杂交到PVDF膜上,经过His-VP7,His-VP56蛋白的孵育,结果表明随着杂交的蛋白量从低到高,蛋白信号由弱到强,His-VP7与His-VP56都能够吸附于GST-Fibulin-4蛋白上并发生相互作用,而不能吸附GST蛋白。利用Pull Down技术,裂解细胞表达的GFP蛋白与GFP-Fibulin-4蛋白,结合His-VP7,His-VP56的HisPur Cobalt Resin,在Elution中均能检测到GFP-Fibulin-4蛋白质,而检测不到对照蛋白质GFP,进一步证实了VP7,VP56与Fibulin-4蛋白之间的相互作用。     

利用昆虫杆状病毒表达SARS冠状病毒的刺突蛋白和膜蛋白

SARS冠状病毒是人的严重急性呼吸综合征的病原体。对其他种类冠状病毒的研究结果显示,刺突蛋白(S蛋白)和膜蛋白(M蛋白)是病毒主要的结构蛋白。重组M蛋白和S蛋白可被用来作为抗原检测冠状病毒的感染和制备疫苗。这两个蛋白质分别被克隆并重组到昆虫杆状病毒基因组中,利用重组杆状病毒感染昆虫细胞来表达重组M蛋白和S蛋白,并对M蛋白进行了细胞内定位,融合蛋白的绿色荧光暗示了该蛋白质定位在细胞膜上。     

家蚕氨肽酶和类钙粘蛋白与苏云金芽孢杆菌Cry1Ac毒素相互作用

苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis生产的晶体毒素被广泛用作农林害虫的杀虫剂。鳞翅目昆虫受体蛋白是阐明其与晶体毒素相互作用的重要模式。文中纯化了苏云金芽孢杆菌的晶体毒素蛋白,质谱鉴定为Cry1Ac毒素,然后重组表达家蚕氨肽酶N (BmAPN6) 和类钙粘蛋白 (CaLP) 结合结构域。利用免疫共沉淀、Far-Western印迹和酶联免疫吸附试验,证明Cry1Ac毒素蛋白和BmAPN6之间的相互作用。在Sf9细胞中,对Cry1Ac毒素的细胞毒活性分析,表明BmAPN6参与Cry1Ac毒素诱导的细胞形态异常和裂解死亡。文中也利用相同的方法,对钙粘蛋白的3个结合位点CR7、CR11和CR12进行相互作用分析,结果表明3个重复结构域是CaLP的Cry1Ac结合位点。上述结果表明,BmAPN6和CaLP可作为Cry1Ac毒素致病的功能性受体,为进一步揭示晶体毒素的致病机制和基因编辑增强家蚕抗病性提供了研究靶标。     

风疹病毒衣壳蛋白与宿主细胞相互作用蛋白的初步筛选及分析

风疹病毒(Rubella virus,RV)的衣壳蛋白(Capsid protein,CP)不仅是病毒颗粒的重要组成部分,而且还可以通过与宿主蛋白之间的相互作用来调控病毒的转录和复制.为了系统研究衣壳蛋白与宿主蛋白之间的相互作用关系,我们从RV基因组中克隆获得衣壳蛋白基因序列,将该序列导入含有eXact-6His串联亲和纯化标签的慢病毒表达载体中,并构建了稳定表达eXact-6His-Capsid融合蛋白的293T细胞系.通过eXact和6His标签的两次亲和纯化获得衣壳蛋白相互作用蛋白复合物,质谱检测并筛选后发现22个可能与衣壳蛋白相互作用的宿主蛋白.随后构建衣壳蛋白的相互作用网络并进行功能学分析,发现其相互作用蛋白主要参与病毒感染、RNA剪切、细胞凋亡及酶相关通路等过程.     

携带苏云金芽胞杆菌cry1Ac10基因重组杆状病毒的构建及其杀虫活性

用Bac-to-Bac系统,构建了包含极晚期基因ph启动子驱动的带有全长苏云金芽胞杆菌cryIAc10基因和完整多角体基因的重组质粒pFCP, 用该重组质粒感染昆虫Sf9细胞,得到了带有多角体和能够表达cry1Ac10基因的重组杆状病毒vFcph,并在昆虫细胞中表达了Cry1Ac10蛋白.同时构建了含cry1Ac10的穿梭载体pHTC,并分别转化大肠杆菌、枯草杆菌和苏云金杆菌晶体缺陷型菌株,结果表明此三种工程菌均表达了分子量为133.3kDa的原毒素蛋白,其中在苏云金芽胞杆菌中的表达量最高.生物测定表明重组杆状病毒vFcph的表达产物具有杀虫活性,能增加杆状病毒力,加快杆状病毒杀虫速度,说明利用杆状病毒极晚期基因启动子驱动苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白表达,从而改善杆状病毒的杀虫特性是可行的.     

草地贪夜蛾Sf9细胞系Arp2/3-p40/ARPC1亚基基因的克隆与功能研究

杆状病毒感染诱导的昆虫宿主细胞肌动蛋白聚合主要由病毒编码的Wiskott Aldrich综合征蛋白(Wiskott Aldrichsyndrome Protein,WASP)同源蛋白P78/83激活宿主细胞内的Arp2/3复合物,进而引起肌动蛋白单体(G-actin)聚合成为纤维状肌动蛋白(F-actin)。为了研究Arp2/3复合物在病毒感染过程中所发挥的作用,我们克隆了昆虫Sf9细胞的Arp2/3复合体P40亚基基因,并对其预期产物进行了生物信息学与功能分析。我们发现在病毒感染过程中,P40亚基由细胞质转移到核膜的内缘,与本实验室过去报道的病毒感染后期核内F-actin的分布相吻合,提示P40可以很好地用于研究Arp2/3复合体的亚细胞定位情况;通过免疫共沉淀(Co-IP)实验,还证实病毒感染可以促进P40和P78/83的相互作用,提示某些未知病毒因素参与调控了由P78/83和Arp2/3复合体介导的肌动蛋白聚合过程。     

家蚕氨肽酶和类钙粘蛋白与苏云金芽孢杆菌Cry1Ac毒素相互作用（英文）

苏云金芽孢杆菌Bacillusthuringiensis生产的晶体毒素被广泛用作农林害虫的杀虫剂。鳞翅目昆虫受体蛋白是阐明其与晶体毒素相互作用的重要模式。文中纯化了苏云金芽孢杆菌的晶体毒素蛋白,质谱鉴定为Cry1Ac毒素,然后重组表达家蚕氨肽酶N (BmAPN6)和类钙粘蛋白(CaLP)结合结构域。利用免疫共沉淀、Far-Western印迹和酶联免疫吸附试验,证明Cry1Ac毒素蛋白和BmAPN6之间的相互作用。在Sf9细胞中,对Cry1Ac毒素的细胞毒活性分析,表明BmAPN6参与Cry1Ac毒素诱导的细胞形态异常和裂解死亡。文中也利用相同的方法,对钙粘蛋白的3个结合位点CR7、CR11和CR12进行相互作用分析,结果表明3个重复结构域是CaLP的Cry1Ac结合位点。上述结果表明,BmAPN6和CaLP可作为Cry1Ac毒素致病的功能性受体,为进一步揭示晶体毒素的致病机制和基因编辑增强家蚕抗病性提供了研究靶标。     

杆状病毒表达EV71病毒样颗粒的装配、制备纯化与鉴定

将EV71P1和3CD基因片段克隆入同一杆状病毒穿梭质粒Bacmid中,构建出重组杆状病毒表达质粒Bac-mid-P1-3CD;脂质体介导其转染Sf9昆虫细胞获得共表达P1和3CD的重组杆状病毒(AcMNPV-P1-3CD)。用IFA和Western-blot法对表达产物进行鉴定和分析。电镜结果显示P1经3CD切割装配成了大小约为27nm的类球形颗粒(即EV71VLPs)。进一步分析影响杆状病毒表达系统的因素以对表达条件进行优化,结果显示MOI值和时间均可影响目的蛋白的表达,其中时间是主要因素。选择优化后条件利用无血清培养基对贴壁Sf9细胞在多层细胞培养器中进行VLPs的大量表达,密度梯度离心法纯化,SDS-PAGE结果可见三条大小约为39kD、34kD和26kD的VP1、VP0和VP3特异性条带。纯化后EV71VLPs颗粒结构完好,为下一步EV71蛋白结构的基础研究和基因工程疫苗的研究奠定了基础。     

人视黄醇结合蛋白4在杆状病毒系统中的表达及其多克隆抗体制备

旨在利用杆状病毒系统表达、制备人视黄醇结合蛋白(RBP4)并检测其免疫原性。将人RBP4基因片段及信号肽SS64片段亚克隆到杆状病毒转移载体pFastBac-dual(pFBd)中,获得相应的重组转移质粒;转化大肠杆菌菌株DH10bac,转座后经筛选获得重组穿梭质粒rbacmid,将重组穿梭质粒转染孔板培养的Sf9细胞,获得含人RBP4表达框的重组杆状病毒,经过扩增获得毒种。毒种感染对数生长期的Sf9细胞并表达人RBP4蛋白(I-RBP4),通过SDS-PAGE和Western blotting对表达蛋白进行检测和鉴定。用毒种感染悬浮培养的Sf9细胞制备一批RBP4蛋白,完成SDS、Western blotting的检测及少量的多抗制备。纯化重组蛋白并与E.coli重组人RBP4(E-RBP4)分别免疫家兔。实验结果,酶切鉴定及测序证实重组转移质粒构建正确;成功构建重组RBP4-bacmid;人RBP4蛋白在昆虫细胞获得高效表达。表达的RBP4蛋白可以分泌到培养基中,分子量约为23 kDa,经过计算表达量为100 mg/L;纯化蛋白免疫兔子制备了多抗血清,血清滴度为1∶100 000,高于原核表达的抗体滴度(1∶10 000),与人体提纯蛋白制备的抗体滴度相近。杆状病毒系统高效表达了人的RBP4蛋白,具有较好的抗原性,并获得高亲和力的抗血清,为下一步的人血RBP4检测试剂盒的制备打下了坚实的基础。