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。     

核型多角体病毒侵染及其与宿主免疫系统互作的研究进展

核型多角体病毒(Nucleopolyhedrovirus,NPV)应用广泛,已被开发成微生物杀虫剂和用于重组蛋白表达等.NPV具有两种病毒颗粒:包埋型病毒粒子(occlusion-derived virus,ODV)和芽生型病毒粒子(budded virus,BV),两者的构成和组装存在差异.病毒包涵体在肠道中溶解后释...     

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。     

杆状病毒包埋型病毒粒子研究进展

杆状病毒是一类专一性感染节肢动物的病原微生物,在其生活周期中产生两种不同形态的病毒粒子,即芽生型病毒粒子和包埋型病毒粒子。自然界中,杆状病毒通过经口感染的方式在其宿主的中肠中建立原发性感染,杆状病毒的包埋型病毒粒子在此过程中发挥关键作用。本文回顾了杆状病毒的基本特性,阐述杆状病毒包埋型病毒粒子的蛋白组成及分类,并着重介绍多粒包埋型病毒粒子的进化及在杆状病毒经口感染过程建立中的意义,对进一步了解杆状病毒的进化历程和侵染机制具有重要的指导意义。     

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.     

杆状病毒经口感染因子之间相互作用分析

昆虫杆状病毒包涵体衍生型病毒(Occlusion-derived virus,ODV)被幼虫食下后通过感染中肠上皮细胞引发全身感染,这个过程被称为经口感染。多种ODV囊膜蛋白在经口感染中发挥关键作用,它们被称为经口感染因子(PIFs)。研究表明7种PIFs:P74、PIF1、PIF2、PIF3、PIF4、PIF6、P95(Ac83)和2种ODV特异性蛋白,Ac5和Ac108,与ODV表面复合物相关,该复合物被称为PIF复合物。阐明杆状病毒PIFs之间,尤其是复合物各个成分之间的相互作用特点是了解经口感染因子功能的关键。本研究以杆状病毒模式种-苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus,Ac MNPV)为研究对象,利用酵母双杂交和双分子荧光互补技术探究了与PIF复合物相关的9种蛋白之间相互作用的特点。我们鉴定到了6对相互作用,分别为PIF1-PIF2、PIF1-PIF3、PIF1-PIF4、PIF1-P95、PIF2-PIF3和PIF3-PIF4,但是没有鉴定到P74、PIF6、Ac5和Ac108参与相互作用。其中PIF1-PIF3、PIF2-PIF3和PIF1-P95为强相互作用,其他相互作用为中等强度相互作用。根据这些结果我们推测PIF1是PIF复合物的中心,其他成分都和PIF1存在相互作用。最后,我们对目前为止已报道的PIF之间相互作用进行了总结,包括10对不同蛋白之间的相互作用:PIF1-PIF2、PIF1-PIF3、PIF1-PIF4、PIF1-P95、PIF2-PIF3、PIF3-PIF4、ODV-E56-PIF1、ODV-E56-PIF2、ODV-E56-PIF3和ODV-E56-P74,以及2对自相互作用:PIF3-PIF3和ODV-E56-ODV-E56。总之,本研究探索了PIF复合物中蛋白质的相互作用特点,揭示了复合物中各成分如何通过相互作用有机地结合在一起,推进了对该复合物的认识。     

杆状病毒经口感染及经口感染因子研究进展

杆状病毒(Baculovirus)是一类专一性感染节肢动物的病原微生物,其宿主主要为鳞翅目、双翅目及膜翅目昆虫。在自然界中,杆状病毒通过经口感染的方式在其宿主中建立感染,其中杆状病毒经口感染因子发挥着重要的作用。本文回顾了杆状病毒的基本特性,阐述杆状病毒建立经口感染在进化上的必要性以及在此过程中的主要事件,包括杆状病毒经口感染方式的进化、病毒粒子与昆虫中肠微绒毛细胞的结合和融合等,并着重介绍杆状病毒经口感染因子的鉴定和功能研究。这些研究对人类了解和利用杆状病毒进行生物防治和外源基因表达具有重要的指导意义。     

扁刺蛾核型多角体病毒新分离株的基因组测序与分析

从自然死亡的扁刺蛾幼虫分离到一株核型多角体病毒。扁刺蛾核型多角体病毒新分离株(Oxyplax ochracea nucleopolyhedrovirus-Thosea sinensis,OxocNPV-Ts)具有典型的杆状病毒特征，呈单粒包埋型病毒粒子，病毒颗粒(Occlusion-derived virus,ODV)呈不规则的多边形，直径为0.63μm～1.49μm。OxocNPV-Ts能有效杀灭扁刺蛾幼虫，它对扁刺蛾幼虫的半致死浓度LC₅₀为4×10⁶ PIB/mL，是一种理想的生物防治剂。本实验对OxocNPV-Ts基因组进行了测序和鉴定。OxocNPV-Ts基因组全长114781 bp，包含124个开放阅读框。它与斜纹刺蛾核型多角体病毒(OxocNPV)关系最为密切，序列相似性高达99%。系统进化分析表明，OxocNPV-Ts属于杆状病毒科alpha杆状病毒属(Alphabaculovirus)，根据国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonomy of Viruses,ICTV)的种属划分标...     

杆状病毒出芽病毒粒子膜融合蛋白的研究进展

杆状病毒是一类感染节肢动物的病原微生物,其基因组为双链环状DNA,大小为80～180kb。杆状病毒科包括核多角体病毒属(Nucleopolyhedrovirus,NPV)和颗粒体病毒属(Granulovirus,GV),其中NPV根据病毒粒子在包膜中的粒子数目不同而划分为多核衣壳核多角体病毒(multiple nucleocapsid     

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4237bp的核苷酸序列及其分析结果。HaSNPV的odv-e66基因编码区全长2019bp,推测编码一个由672个氨基酸残基组成的,分子量为74.5kD的蛋白质。在起始密码子ATG上游具有杆状病毒晚期转录起始信号ATAAG。与其他杆状病毒ODV－E66的氨基酸序列比较分显示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-xipper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Ac78 C末端保守区域的功能初步分析

杆状病毒模式种苜蓿丫纹夜蛾核多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus, AcMNPV)的orf78 (即Ac78)是最近被发现的杆状病毒核心基因,在杆状病毒的生活周期中具有重要功能.氨基酸序列分析表明,Ac78的C末端105～108位氨基酸区域在Group I NPVs旁系同源物中高度保守.为研究该保守区域在Ac78功能中的作用,利用Bac-to-Bac杆状病毒表达载体系统成功构建了缺失该保守区域,并且携带绿色荧光蛋白基因和多角体蛋白基因的Ac78截短补回型重组病毒(vAc78:del105-108).荧光显微镜分析和病毒生长曲线测定结果表明,在vAc78:del105-108转染的Sf9细胞中,感染性的芽生型病毒粒子(budded virion,BV)产生量与Ac78全长补回型重组病毒(vAc78:HA)基本一致;电镜观察发现,在vAc78:del105-108转染的细胞中,呈现与vAc78:HA的现象一致的典型的杆状病毒感染特征,多粒包埋型病毒粒子(multiple nucleocapsid enveloped occlusion derived virion,M-ODV)以及包埋有M-ODV的包涵体均能正常形成;免疫荧光实验表明,在vAc78:del105-108感染的Sf9细胞中,从病毒感染细胞24 h时开始,Ac78专一定位于感染细胞的内核膜附近,与vAc78:HA的现象一致.上述结果表明,Ac78的C末端105～108位氨基酸保守区域对于BV和M-ODV的有效产生以及Ac78的亚细胞定位非必需.     

家蚕核型多角体病毒对小鼠的易感性及其蛋白组份的检测

家蚕核型多角体病毒(Bm-NPV)是一类环状DNA病毒。该病毒作为载体,应用在杆状病毒-昆虫真核生物表达系统。为确定家蚕基因工程表达系统产品对人的安全性,观察了该病毒对哺乳动物细胞株及对小鼠的易感性,建立了检测Bm-NPV蛋白组份的dot-ELISA方法,可用于生物表达器生产的产品中残存多角体病毒组份的检测。结果表明,芽生型多角体病毒(BV)在杂交瘤细胞和HL60细胞中不增殖。不同剂量包埋型多角体病毒(OV)灌胃感染小鼠,小鼠肝、肾组织切片的电镜观察及免疫组化染色未见到病毒颗粒。     

AcMNPV P35抑制HaSNPV诱导的Tn-Hi5细胞凋亡

苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒(Autographa californica multicapsid nuclear polyhedrosis virus,AcMNPV)能够抑制棉铃虫核多角体病毒(Helicoverpa armigera Nucleopoly-hedrovirus,HaSNPV)诱导的Tn-Hi5细胞凋亡,并能辅助HaSNPV在Tn-Hi5细胞中复制,产生具有感染能力的子代病毒.瞬时表达实验证明,在Tn-Hi5细胞中,p35具有明显抑制凋亡的能力,但是不能辅助HaSNPV在Tn-Hi5细胞中的复制;进一步构建超表达p35的重组病毒vHap35,发现vHap35能够抑制Tn-Hi5细胞凋亡,但是不能产生具有感染力的病毒粒子.电镜观察发现感染重组病毒的部分细胞中存在单粒包埋的病毒粒子(ODV).     

杆状病毒核衣壳组装相关蛋白研究进展

杆状病毒生命周期中会产生包埋型和芽生型两种病毒粒子,这两种病毒粒子的包膜组成存在明显的差异,但拥有相同的核衣壳结构.杆状病毒核衣壳是由衣壳蛋白和杆状病毒基因组两部分组成,核衣壳的正常组装对两种病毒粒子的形成都是不可或缺的,因此核衣壳的正常组装在病毒的整个感染传播过程中发挥着重要作用.尽管越来越多参与核衣壳组装的蛋白被鉴定出来,目前还有许多核衣壳组装细节不明了,例如这些衣壳蛋白之间的互作关系是怎样的,宿主通过何种方式参与到病毒核衣壳组装过程等.本文主要以杆状病毒模式物种苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus,AcMNPV)为例综述了参与杆状病毒核衣壳组装的相关蛋白,并对一些参与核衣壳运输有关的核衣壳蛋白也做了阐述.     

表达GP64的重组HaSNPV的构建研究

杆状病毒的出芽病毒具有两类不同的膜融合蛋白, 组 I类型的杆状病毒利用的是膜融合蛋白GP64, 而组 II类型的杆状病毒利用的是膜融合蛋白F。本文以组II类型的HaSNPV为研究对象, 研究组I类病毒的GP64能否在组 II类病毒中正确表达和包装。利用 Bac to Bac系统, 构建了带有 AcMNPV膜融合蛋白 GP64 和增强型绿色荧光蛋白的重组病毒HaSNPVgp64 egfp , 同时构建了仅带有增强型绿色荧光蛋白的对照重组病毒 HaSNPVegfp , 通过对HaSNPVgp64 egfp 感染的HzAM1细胞及所产生的子代BV的Western blot检测, 证明GP64可在HzAM1中表达, 并被包装入子代BV。     

AcMNPVP35抑制HaSNPV诱导的Tn-Hi5细胞凋亡

苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒(Autographa californica multicapsid nuclear polyhedrosis virus,AcMNPV)能够抑制棉铃虫核多角体病毒(Helicoverpa armigera Nucleopoly hedrovirus,HaSNPV)诱导的Tn Hi5 细胞凋亡,并能辅助HaSNPV在Tn Hi5细胞中复制,产生具有感染能力的子代病毒。瞬时表达实验证明,在Tn Hi5细胞中,p35具有明显抑制凋亡的能力,但是不能辅助HaSNPV在Tn Hi5细胞中的复制;进一步构建超表达p35 的重组病毒:vHap35,发现vHap35能够抑制Tn Hi5细胞凋亡,但是不能产生具有感染力的病毒粒子。电镜观察发现感染重组病毒的部分细胞中存在单粒包埋的病毒粒子(ODV)。     

O-连接的N-乙酰葡糖胺糖蛋白的研究进展

O-连接的N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)修饰是普遍存在的翻译后修饰.已有许多的蛋白被发现是O-GlcNAc蛋白.目前,许多分析方法可以检测O-GlcNAc,将其从内膜系统的多种糖基化中区分出来.O-GlcNAc修饰在细胞事件中发挥着重要的功能,O-GlcNAc的调控异常可能会引起某些人类疾病,如癌症、阿尔茨海默病和II型糖尿病.杆状病毒GP41蛋白也是糖蛋白,它介导芽殖型病毒粒子(budded virus,BV)的核衣壳通过胞核.O-GlcNAc的调控研究为探讨GP41蛋白O-GlcNAc的调控作用提供了参考模式.     

不同启动子在昆虫杆状病毒表达系统中的活性分析

为了比较不同启动子在杆状病毒/昆虫细胞中的活性, 利用对虾白斑综合症病毒(White spot syndrome virus, WSSV)的ie1启动子及其截短的mie1启动子、杆状病毒ETL启动子及其加长的mETL启动子以及杆状病毒多角体启动子PPH, 构建了含有不同启动子控制下的EGFP报告基因的重组杆状病毒, 分别感染Sf9昆虫细胞, 利用流式细胞术检测报告基因的表达水平。结果表明, WSSV的ie1启动子和杆状病毒的mETL启动子在昆虫细胞Sf9细胞中都具有较强而早的启动子活性, 能够控制报告基因早期高效表达, 而PPH在感染后期才表现较强活性。并且研究中发现, 杆状病毒同源重复区(hr1)可以增强ETL启动子的活性。