布尼亚病毒NSs蛋白与RNA沉默机制

布尼亚病毒科含5个属, 350多种病毒, 寄主范围包括植物、动物和人类, 主要通过节肢动物传播（仅有汉坦病毒属通过啮齿动物传播）, 其中大部分病毒危害严重, 影响农业生产, 威胁人类和动物健康, 造成重大经济损失。NSs蛋白是布尼亚病毒S RNA编码的非结构蛋白质, 可以抑制RNA沉默, 在侵染介体和寄主的过程中起时发挥重要作用。在植物寄主中, NSs蛋白通过与病毒dsRNA结合、抑制dsRNA次生扩增、长距离传播等机制抑制RNA沉默; 在动物、人类寄主以及传播介体中, 多种证据表明, NSs蛋白也能抑制RNA沉默。RNA沉默是植物和节肢动物中主要的抗病毒机制之一, NSs蛋白抑制RNA沉默对于病毒成功侵染寄主或传播介体非常重要。本文就近年来NSs蛋白在抑制RNA沉默方面的研究做一综述。     

布尼亚病毒非结构蛋白NSs与RNA沉默

布尼亚病毒科含5个属,350多种病毒,寄主范围包括植物、动物和人类,主要通过节肢动物传播(仅有汉坦病毒属通过啮齿动物传播),其中大部分病毒危害严重,影响农业生产,威胁人类和动物健康,造成重大经济损失。NSs蛋白是布尼亚病毒S RNA编码的非结构蛋白质,可以抑制RNA沉默,在侵染介体和寄主的过程中起时发挥重要作用。在植物寄主中,NSs蛋白通过与病毒dsRNA结合、抑制dsRNA次生扩增、长距离传播等机制抑制RNA沉默;在动物、人类寄主以及传播介体中,多种证据表明,NSs蛋白也能抑制RNA沉默。RNA沉默是植物和节肢动物中主要的抗病毒机制之一,NSs蛋白抑制RNA沉默对于病毒成功侵染寄主或传播介体非常重要。本文就近年来NSs蛋白在抑制RNA沉默方面的研究做一综述。     

卫星RNA研究新进展：结构与功能表达

植物病毒卫星通常是指那些如果没有特定辅助病毒的帮助就不能复制,而它本身对于辅助病毒的复制是不必需的,且与辅助病毒的基因组无序列同源性的一类RNA分子。到目前为止,已报道有六组共26种植物病毒带有卫星。这些植物病毒卫星有的具有编码自身外壳蛋白的遗传信息,称卫星病毒;有的无此编码功能称为病毒卫星RNA。病毒卫星RNA在其发现的早期,其生物学功能尚不为人重视。然而,七十年代早期,在法国阿尔萨斯爆发的由黄瓜花叶病毒(Cucumber Mosaic Virus,CMV)侵染引起的番茄作物坏死病被确定与CMV卫星RNA有关,至此,关于卫星RNA的生物     

黄瓜花叶病毒2b蛋白对寄主光合速率和叶绿体结构的影响

黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)2b蛋白作为重要致病因子的角色在茄科模式植物上已为广泛描述,但其致病机理尚未廓清.从寄主叶绿体结构和光合特征的角度探索了病毒侵染过程中2b蛋白对心叶烟(Nicotiana glutinosa)的影响.首先利用PCR方法导入突变位点,构建了2b蛋白不表达的人工突变体Fny-CMV!2bpro,然后通过平行接种野生型Fny-CMV和Fny-CMV"2bpro,分析二者侵染后心叶烟的症状表现、叶绿素含量、光合速率以及叶绿体超微结构变化.结果显示:接种30天,Fny-CMV侵染的心叶烟表现重花叶、畸形和矮化症状,植株的光合速率和叶绿素含量显著降低,叶绿体形态和结构发生明显病变.但是,Fny-CMV#2bpro侵染的心叶烟植株仅表现轻微花叶或不表现明显症状,与健康对照相比,其光合速率和叶绿素含量没有显著差异,叶绿体形态和结构亦未出现明显病变.由此可见,野生型病毒侵染导致的相对低的光合速率和叶绿素含量,与2b蛋白引起的叶绿体形态和结构的破坏有一定的相关性.RNA杂交分析结果显示:2b蛋白的致病性与CMV子代RNA在寄主体内的积累量有关,不表达2b蛋白使得CMV基因组RNA1和RNA2含量显著下降,其亚基因组RNA4(编码CP蛋白)含量降低尤为显著.     

黄瓜花叶病毒致弱卫星RNA对辅助病毒含量的影响

为研究黄瓜花叶病毒(CMV)弱病毒株的基因组RNA和卫星RNA的含量变化,将一个卫星RNA介导的CMV弱病毒株NDM-1与CMV强毒株在4种寄主系统上进行对照实验.采用RNA点杂交方法,检测从早期接种病毒到大田释放阶段（病毒接种后5到40天）,寄主植物叶组织中的基因组RNA和卫星RNA的相对含量变化.结果显示：弱病毒株NDM-1基因组RNA和卫星RNA负荷量具有寄主效应和时间效应,趋势一致但程度不同.它们在番茄上的变化规律不同于其他寄主而且病毒的致弱效果最明显：在接种后的5～10天 (生产上接种育苗的保护期) ,基因组RNA和卫星RNA相对含量上升,到40天(大田释放期) 时回落至最低.比较NDM-1于不同时间在各寄主上的卫星RNA和基因组RNA的相对比值：在40天时,寄主番茄上的相对比值达15.8,与在其他寄主上和其他时间段比较均有显著差异,即此时卫星RNA达到含量优势.说明弱病毒NDM-1在番茄上的致弱机制为:卫星RNA的大量复制对CMV基因组RNA产生抑制作用.此弱病毒株在烟草和心叶烟中的变化规律基本一致.     

植物病毒蛋白核质转运的研究进展

植物病毒编码一些含有核定位信号(nuclear localization signal,NLS)或者核输出信号(nuclear export signal,NES)的核质转运蛋白,这些已被验证的转运蛋白有三种类型:核输入蛋白、核输出蛋白和核质穿梭蛋白。它们通过识别寄主核质转运受体Importinα和Importinβ,介导含有经典核定位信号的蛋白质入核过程,以及寄主蛋白Ran参与,由XPO1介导的富含亮氨酸核输出信号的蛋白质出核过程。植物病毒核质转运蛋白利用寄主的转运机制,进出细胞核发挥相应功能,如介导病毒基因组的核输入和核输出、介导病毒长距离运输及系统侵染、抵抗寄主细胞启动的RNA沉默、调节寄主细胞转录活性、调控病毒的复制及表达和参与病毒症状的形成等。对植物病毒蛋白核质转运的相关研究进展进行综述,着重介绍植物病毒蛋白核质转运类型、核输入和输出信号、转运机制和生物学意义,以及寄主蛋白介导的互作等研究的最新成果。     

幽影病毒属病毒的研究现状与展望

幽影病毒是一类较为特殊的植物病毒,其基因组不编码外壳蛋白,因此不形成通常的病毒粒体结构。这类病毒可以通过机械摩擦方式传播,在黄症病毒的帮助下也可以通过蚜虫传播。幽影病毒属病毒由7个确定种和3个暂定成员组成,烟草丛顶病毒是目前国内发现的幽影病毒属唯一成员。幽影病毒的寄主范围较窄,体外抗性也较差。幽影病毒感病组织中含有大量dsRNA。有些病毒还含有卫星RNA。幽影病毒的基因组为单分体的 ssRNA,编码4个非结构蛋白,其中的ORF3蛋白在病毒RNA的稳定性及寄主体内的长距离运输中起到非常重要的作用。文章综述了国内外幽影病毒的研究现状,并对未来的相关研究趋势和研究领域进行了展望。     

MicroRNA靶向病毒携带的microRNA模拟靶序列对病毒的抑制作用

Micro RNA模拟靶序列(target mimic,TM)通过竞争性结合miRNA,从而干扰miRNA对靶标m RNA的调控.我们前期工作发现:以黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)作为载体在植物体内表达TM序列有效地抑制了miRNA的活性或稳定性,从而消减了miRNA对靶基因的调控.但是,miRNA与CMV携带的TM序列的结合在一定程度上抑制了病毒的积累.研究分析了miRNA靶向病毒携带的TM序列对病毒抑制作用的内在原因.a.通过RNA印迹分析CMV携带不同miRNA TM序列对病毒积累的影响,进一步明确miRNA靶向病毒携带的TM序列对病毒的抑制作用;b.利用GFP作为报告基因,通过荧光显微镜、蛋白质印迹以及RNA印迹分析TM序列对重组病毒积累的影响;c.以GFP作为报告基因,利用荧光显微镜观察和免疫印迹方法分析模拟靶序列对GFP翻译的影响;d.利用CMV病毒的反式复制系统分析miRNA模拟靶序列对病毒负链RNA合成的影响.结果表明,多种植物内源的miRNA靶向CMV基因组携带的miRNA TM序列,在不同程度上抑制了病毒的积累,miRNA与其TM序列的结合抑制GFP蛋白的翻译和负链的合成.植物内源的miRNA通过与病毒基因组携带的miRNA模拟靶序列结合,通过抑制病毒蛋白的翻译以及病毒负链RNA的合成,从而降低了病毒的积累水平.基于该论文的研究结果有可能建立一种抗病毒的新方法.     

主要禽源病毒相关microRNA的研究进展

近年来,禽类病毒性疾病已经成为研究病毒感染和致病机制的重要模型之一,而且病毒与micro RNA的调控关系和机制研究也成为人们关注的焦点。本文简要总结禽源疱疹病毒编码micro RNA的概况,以及禽源疱疹病毒的致瘤性与micro RNA的表达调控关系,同时探讨了利用micro RNA靶向调控机制在病毒疾病(如传染性法氏囊病毒、禽白血病病毒、禽流感病毒等)防治中的可能应用。     

表达黄瓜花叶病毒卫星RNA的转基因烟草耐烟草花叶病毒

表达黄瓜花叶病毒(CMV)的卫星RNA的转基因烟草可以抗CMV的侵染.为了决定这些植物对其它病毒,如烟草花叶病毒(CMV)的安全性,我们对这些植物接种CMV.结果发现 卫星RNA可减弱TMV引起的症状,井降低病情指数,然而却对TMV在植物中的积累没有明显影响.这一发现有助于对卫星RNA抗病机制的理解,有助于含卫星RNA的生防制剂及表达病毒卫星RNA的转基因植物的应用.本文在国际上首次报道卫星RNA可减弱非相关病毒引起的症状.1 材料和方法1.1 病毒及植物烟草花叶病毒(TMV),烟草G140种子及枯班三生烟种子均为中国科学院微生物研究所病毒室保存;含黄瓜花叶病毒卫星RNA-R1基因的烟草G140(烟Sat-G140)为中国科学院微生物研究所病毒室培育,所用材料为第三代种子.     

表达黄瓜花叶病毒卫星RNA的转基因烟草耐烟草花叶病毒

表达黄瓜花叶病毒(CMV)的卫星RNA的转基因烟草可以抗CMV的侵染.为了决定这些植物对其它病毒,如烟草花叶病毒(CMV)的安全性,我们对这些植物接种CMV.结果发现 卫星RNA可减弱TMV引起的症状,井降低病情指数,然而却对TMV在植物中的积累没有明显影响.这一发现有助于对卫星RNA抗病机制的理解,有助于含卫星RNA的生防制剂及表达病毒卫星RNA的转基因植物的应用.本文在国际上首次报道卫星RNA可减弱非相关病毒引起的症状.1 材料和方法1.1 病毒及植物烟草花叶病毒(TMV),烟草G140种子及枯班三生烟种子均为中国科学院微生物研究所病毒室保存;含黄瓜花叶病毒卫星RNA-R1基因的烟草G140(烟Sat-G140)为中国科学院微生物研究所病毒室培育,所用材料为第三代种子.     

竹花叶病毒卫星RNA分子特性、基因组变异及其在生物防治上的应用

病毒虽然需要依赖寄主细胞才能存活,但却有许多亚病毒分子为其寄生物,这些亚病毒分子需要辅助病毒来帮助其复制与包被。卫星病毒(satellite virus)、卫星RNA(satellite RNA)和类病毒(viroid)是目前所知分子最小的生物实体(biological entity)。多数卫星病毒与植物病毒相关,少数与噬菌体或动物病毒相关,如腺病毒的卫星病毒。卫星病毒可分为两大类,一类可编码自身的衣壳蛋白(capsid protein),另一类为卫星病毒RNA分子(曾被称为virusoid),需利用辅助病毒的衣壳蛋白。     

不同CMV分离物侵染寄主的超微结构变化

应用电镜观察了黄瓜花叶病毒CMV不同分离物侵染寄主的细胞 超微结构变化。来自一串红(Salvia splendens)的不含卫星RNA分离物M-22侵染心叶烟,病毒粒子散布于细胞质,在液泡中形成大片病毒粒子结晶,液泡膜边缘产生小泡结构,完整的病毒粒子穿过胞间连丝在细胞间运转,胞间连丝中央部分有扩张现象。自然感染三生烟的含坏死卫星RNA分离物8-S1侵染普通烟,病毒粒子分散于细胞质,在液泡中未观察到结晶体,叶绿体产生囊泡结构,部分病毒粒子处在叶绿体空泡中。田间寄主上受8-S1侵染的三生烟细胞质中分布着大量球形病毒粒子,叶绿体也产生含有病毒粒子的囊泡结构。表明含有卫星RNA和不含卫星RNA的CMV分离物引起的细胞病变特征存在差别,可能是CMV卫星RNA参与病理变化的依据之一。     

水稻条纹叶枯病的研究进展

水稻条纹叶枯病对水稻生产造成了广泛而严重的危害。水稻条纹叶枯病毒（RSV）是致病的元凶,而灰飞虱是传播者。RSV在植物体内能形成核糖核蛋白体（RNP）及内含体,但不形成病毒颗粒。每个RNP只含一种RNA。RSV的全基因组由4条单链RNA组成,编码7种蛋白,它们的具体功能正被逐渐阐明。目前对于RSV的致病机制和植物的抗病机制的研究也取得了进展。     

病毒基因沉默抑制子及其作用机制

基因沉默或RNA 沉默是植物、真菌以及无脊椎动物抵御病毒侵染的重要机制, 为了应对这种机制, 病毒编码RNA 沉默抑制子抑制宿主的基因沉默, 抵抗由基因沉默介导的宿主对病毒的抗性. 病毒编码的RNA 沉默抑制子, 又被称为病毒基因沉默抑制子, 广泛存在于各种植物RNA 病毒和DNA 病毒以及部分动物病毒中. 近年来, 针对病毒基因沉默抑制子作用机制的研究表明, 病毒基因沉默抑制子通过与宿主基因沉默通路中的RNA 或者关键蛋白分子相互作用, 发挥抑制宿主对病毒的抗性以及干扰宿主正常的基因表达调控的功能. 由于植物基因沉默通路的复杂性, 病毒基因沉默抑制子的作用机制也是复杂而多样的.     

RNAi技术及在植物抗病毒研究中的应用

RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术是一项基因沉默新技术,在抗病毒研究中,人为地将与病毒或宿主基因(宿主基因编码的蛋白质对病毒很重要而对宿主本身作用很小或不起作用)同源的双链RNA(double strand RNA,dsRNA)导入生物体内,引起与其同源的基因发生沉默,从而抑制病毒复制,达到抗病毒的目的。因此RNAi技术在抗病毒研究中倍受关注,并取得了显著成绩。主要对RNAi技术的相关知识以及在植物抗病毒中的应用进展作一综述。     

RNA干扰技术在几项研究领域的应用

作为一项新的反向遗传学技术 ,RNA干扰技术正在越来越多地应用于包括鉴定基因功能、疾病治疗、植物病毒抗性研究在内的多项研究领域。在鉴定基因功能研究中 ,由于该技术的操作简便性 ,使得在基因组水平进行大范围的基因功能鉴定成为可能 ;而针对致病相关基因、致病病毒基因组进行RNA干扰 ,可以有效抑制病情恶化 ,有可能成为未来疾病治疗的重要手段 ;同时 ,将RNA干扰技术应用于植物抗病毒研究 ,为工程化植物抗病毒遗传育种提供了一个高效、特异的抗性获得手段。对RNA干扰技术在上述三个研究领域的应用作简要综述 ,并对应用过程中需注意的问题进行了探讨 。     

侵染天南星科植物病毒的分子鉴定及其生态学研究

通过病毒粒子部分提纯和形态学观察,发现侵染我国南方天南星科植物的病毒主要有线状和球状两种形态．经病毒基因组序列分析确定线状病毒为芋花叶病毒(DsMV);经血清学反应和序列分析确定球状病毒为黄瓜花叶病毒(CMV)．CMV CP基因序列同源性分析的结果表明,侵染天南星科的CMV是相对独立的种内变异类型,归属于亚组L同时,CMV存在对天南星科植物的适应性变异．对采自我国海南、湖南、浙江、上海等地的126个天南星科植物样品进行RNA核酸斑点杂交检测,获得病毒检测结果。海南省样品DsMV的检出率为73．3％,CMV的检出率为46．7％;湖南省样品DsMV的检出率为100％,CMV的检出率为38.5％;浙江省样品DsMV的检出率为93．0％,CMV的检出率为7．0％;上海市样品DsMV的检出率为100％,尚没有检测到CMV,首次证实了自然条件下CMV作为天南星科植物主要病毒的存在,在我国南方地区,该病毒对天南星科植物的自然侵染受到气候、季节和寄主等生态因子的影响。DsMV则在天南星科植物上普遍存在。     

RNA干扰与植物抗病毒

RNA干扰是多种生物体内由双链RNA介导的同源mRNA降解现象,是植物体内天然的抗病毒机制。然而病毒在长期进化过程中也获得了通过编码沉默抑制蛋白来对抗植物体RNAi系统的能力。本文对RNA干扰过程、病毒编码的沉默抑制蛋白及利用干扰技术进行抗病毒基因工程研究进行简要综述。     

卫星病毒和卫星RNA研究近况

在RNA植物病毒中,有些病毒包含两种相关的,但在抗原上又完全不同的病毒颗粒,一种是它本身的较大的颗粒,另一种是较小的病毒颗粒;有些病毒的病毒粒子中,除包含它的基因组RNA外,还含有一种与病毒基因组一起包壳的小分子RNA。这些小病毒颗粒的RNA或与病毒基因组一起包壳的小分子RNA与各自有关的病毒基因组或寄主基因组核苷酸序列没有同源性,也不能单独侵染和复制,必须依赖它们有关的病毒复