家蚕核型多角体病毒BmNPV泛素基因缺失显著降低病毒增殖效率北大核心

【目的】泛素是一类进化上高度保守的、由76个氨基酸组成的多肽,是蛋白质泛素化修饰过程中所必需的底物分子,蛋白质泛素化修饰异常会影响宿主的生长和发育。家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)基因orf26是一个编码病毒泛素的基因,其在病毒增殖中的具体功能尚不清楚。【方法】本研究利用同源重组的方法将氯霉素(chloramphenicol)基因(Cm)表达盒替换家蚕杆状病毒泛素基因序列3’端的50个碱基对序列,构建携带Cm表达盒的重组BmNPV病毒基因组(Bm-Bacmid^(Ub-KO)),利用转座原理将绿色荧光蛋白基因(green fluorescent protein,gfp)表达盒插入Bm-Bacmid^(Ub-KO)和野生型Bm-Bacmid^(WT)转座位点,构建重组质粒Bm-Bacmid^(Ub-KO-GFP)和Bm-Bacmid^(WT-GFP),以及异位互补型的质粒Bm-Bacmid^(GFP-Ub Rep)。这些重组病毒分别转染家蚕卵巢细胞(Bombyx mori ovarian cell,BmN)后,对转染后的细胞进行绿色荧光观察。【结果】泛素基因缺失后不影响感染性病毒粒子的产生,但与野生型相比,泛素缺失型重组病毒明显降低了感染的细胞中产生的绿色荧光数量。免疫印迹分析表明,泛素缺失后降低重组病毒结构蛋白GP64和VP39在细胞中的表达水平,显著降低病毒增殖效率。生物分析表明,泛素缺失的重组病毒能延缓家蚕半致死时间15 h。【结论】BmNPV泛素基因缺失不影响感染性病毒粒子的产生,但显著降低病毒增殖效率。本研究为阐明泛素在BmNPV增殖中的具体作用提供了实验依据。     

家蚕细胞中过表达家蚕核型多角体病毒核衣壳蛋白VP39抑制BmNPV的增殖

【目的】家蚕Bombyx mori核型多角体病毒（BmNPV）核衣壳蛋白VP39为病毒装配所必需。本研究旨在初探VP39在病毒侵染家蚕细胞过程中的功能及特征,以期为家蚕抗病毒研究提供研究基础。【方法】本研究通过构建原核表达载体,诱导原核表达得到多克隆抗体,以Western blot验证VP39表达时相;构建真核表达载体,转染细胞后以免疫荧光手段观测VP39表达定位及影响病毒增殖现象。【结果】制备了VP39多克隆抗体。VP39在病毒感染后大量定位于家蚕细胞核,部分定位于胞质,而过表达的VP39定位于家蚕细胞胞质;过表达VP39后抑制BmNPV感染家蚕细胞。【结论】在BmN-SWU1细胞中过表达VP39会影响BmNPV的扩散,导致BmNPV感染细胞数目大量减少。该结果为VP39调控宿主与病毒的相互作用提供了新的思路。     

短时热激后家蚕对核型多角体病毒的抗性及相关抗菌肽和热激蛋白基因表达水平的变化

【目的】探讨短时热激对家蚕Bombyx mori抵抗核型多角体病毒能力的影响,为深入研究家蚕热激响应的抗病毒免疫机制提供参考。【方法】家蚕5龄幼虫42℃热激15 min后,经口喂食家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,Bm NPV)(5.4×106PIBs/头)后正常饲养,观察热激对家蚕感染病毒的影响;同时,利用实时荧光定量RT-PCR技术检测热激后7类抗菌肽主基因(Bmcec D,Bmmor,Bmglve2,Bmdefe B,Bmatta1,Bmenbo2和Bmlebo3)以及6种热激蛋白基因(Bmhsp90,Bmhsp70,Bmhsp40,Bmhsp19.9,Bmhsp21.4和Bmhsp25.4)在家蚕5龄幼虫中肠组织中的表达变化;利用MEGA 5.0软件对家蚕所有热激蛋白进行系统进化分析。【结果】与未进行热激处理相比,短时42℃热激能够明显提高感染Bm NPV的家蚕5龄幼虫的存活率。实时荧光定量RT-PCR结果表明,与未热激处理相比,热激处理后感染Bm NPV的家蚕5龄幼虫中肠组织中Bmglve2和Bmhsp25.4的表达量显著上升。另外,系统进化分析显示,小分子热激蛋白Bm HSP25.4在进化上特殊,单独与大分子热激蛋白(Bm HSP90,Bm HSP70和Bm HSP40)聚为一类。【结论】短时热激能够提高家蚕对Bm NPV的抗性,热激蛋白基因Bmhsp25.4和抗菌肽基因Bmglve2可能在家蚕热激响应的抗病毒免疫中发挥关联功能。     

hsc70-4基因促进家蚕核型多角体病毒复制增殖

【目的】热休克应答(heatshockresponse,HSR)是机体细胞应对环境压力的一种重要防御策略,鉴定热休克蛋白在杆状病毒侵染宿主过程中的功能,并揭示其作用的分子机制,为探明宿主与病毒相互作用的分子基础提供理论依据。【方法】通过分子克隆技术对Bmhsc70-4基因进行克隆,并利用BioEdit及GeneDoc对其进行多序列比对分析;分别通过真核表达和基于CRISPR/Cas9的基因编辑系统对Bmhsc70-4基因进行过表达和敲除;利用荧光定量PCR技术检测相应基因的表达量;通过对Caspase-9和Caspase-3/7活性的检测确定Bmhsc70-4基因对细胞凋亡的影响;通过免疫荧光验证BmHSC70-4和BmIAP的共定位情况,并进一步通过免疫共沉淀验证它们的相互作用。【结果】Bmhsc70-4基因开放阅读框为1950bp,编码649个氨基酸,在昆虫间具有较高的保守性;BmNPV能够诱导Bmhsc70-4基因上调表达,过表达Bmhsc70-4基因能够促进BmNPV的增殖,敲除Bmhsc70-4基因能够抑制BmNPV的增殖,表明Bmhsc70-4基因的表达利于BmNPV的增殖;Bmhsc70-4基因具有抑制家蚕细胞凋亡的功能;荧光共定位显示BmHSC70-4和BmIAP共定位于细胞质中,免疫共沉淀结果表明两者可以相互作用;BmNPV侵染过程中Bmhsc70-4基因能够促进Bmiap基因的表达。【结论】Bmhsc70-4基因具有抑制家蚕细胞凋亡的功能,在BmNPV侵染家蚕细胞过程中,能够与BmIAP相互作用,并促进BmNPV复制增殖。     

零背景转座技术高效构建重组家蚕杆状病毒表达系统

摘要：【目的】获得零转座背景的基于家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori Nucleopolyhedrovirus, BmNPV) Bac-to-Bac 系统,为高效经济构建重组BmNPV在家蚕体内表达目标蛋白提供新系统。【方法】利用R6Kγ作为复制子构建新的条件复制型杆状病毒转移载体pRADM,同时封闭BmNPV-Bacmid（BmBacmid）宿主菌（Escherichia coli BmDH10Bac）的Tn7转座受体位点attTn7,获得新的封闭型宿主菌E.coli BmDH10Bac△Tn7。【结果】由于pRADM无法在宿主菌E.coli BmDH10Bac中复制,封闭了attTn7位点的宿主菌也不能再和BmBacmid竞争与转移载体的重组,显著提高了转座效率。封闭宿主菌的attTn7位点,能使转座效率提高近4倍,使用条件复制型转座载体pRADM时,转座效率提高近10倍。而用pRADM转座E.coli BmDH10Bac△Tn7时,转座阳性率为100％。避免了获得重组病毒DNA的鉴定程序,缩短了获得重组蛋白所需时间。用携带红色荧光蛋白基因DsRed的重组质粒pRADM-Red转座E.coli BmDH10Bac△Tn7,获得重组BmBacmid转染BmN细胞,红色荧光蛋白在细胞中得到高效表达。【结论】结果表明pRADM和E.coli BmDH10Bac△Tn7是一种零背景高效构建重组BmNPV的新系统。     

拯救细胞系恢复重组家蚕核型多角体病毒包涵体实现外源蛋白在家蚕中产业化生产

构建家蚕Bombyx mori肌动蛋白（BmA3）启动子驱动的家蚕核型多角体病毒（BmNPV）多角体基因（ph）和OpNPV极早期启动子（IE1）驱动的zeocin抗性筛选基因转座供体载体,与鳞翅目辅助转座质粒pie2piggyBac共转染家蚕卵巢细胞BmN,经200μg/ml zeocin抗生素筛选一个月,成功获得持续表达BmNPV多角体蛋白的稳定细胞系BmN-A3ph。多角体缺陷型重组病毒BmBac-GF P感染拯救细胞系BmN- A3ph, 细胞成功装配出病毒包涵体颗粒,其包装效率约为野生型病毒感染正常BmN细胞的8%。用拯救型包涵体病毒颗粒喂食家蚕幼虫进行复感染,结果表明稳定细胞系所包装的包涵体病毒与野生型病毒一样能够通过口服途径感染宿主,却并不在宿主体内形成包涵体,从而保证外源基因高效表达。拯救型包涵体病毒可望解决传统注射感染效率较低问题,通过喂食感染可促进杆状病毒介导的家蚕生物反应器产业化进程。     

家蚕核型多角体病毒的基因组结构及其表达模式

Bombyx mori nucleopolyhedrovirus（BmNPV）是家蚕（Bombyx mori）的重要病原,属于杆状病毒。20世纪80年代后期发展了基于杆状病毒作为载体的昆虫杆状病毒表达系统技术。由于家蚕可以规模化饲养,利用重组的BmNPV以家蚕作为“生物工厂”生产重组蛋白因具有低成本、适合产业化的优点而受到高度重视。BmNPV的分子生物学研究以及作为表达载体的应用在过去十几年间得到了较快发展,本文主要就近年来关于BmNPV的基因组结构及其基因表达模式的研究作一概述。     

家蚕核型多角体病毒lef-11基因RNA干扰策略的优化

【目的】家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)lef-11基因作为杆状病毒高度保守的晚期表达因子之一,对病毒晚期基因的表达极其重要。因此对lef-11基因进行有效RNA干扰将提高宿主细胞对BmNPV的抗性。【方法】本文基于经典的sh-RNA-loop骨架及家蚕内源性的miRNA骨架,构建以BmNPV lef-11基因为靶标的干扰载体pIZ-shRNA1、pIZ-shRNA2和pIZ-Ds RedamiR279;分别构建基于A4、IE1、IE1-295、IE2、IE2-339、hr3A4和hsp70启动子驱动的干扰载体,用以评价不同启动子驱动的干扰载体的抗病毒效果,并对干扰载体进行优化。【结果】首先,本文通过比较miRNA-based和shRNA-based RNAi载体对同一靶基因同一位点的干扰效率,发现pIZ-Ds Red-amiR279对BmNPV lef11基因的干扰效率超过90%,远优于shRNA-based RNAi载体的干扰效果;其次,通过对干扰载体进行优化,发现IE1启动子的效果最优,由其驱动的pIZ-Ds Red-milef11干扰载体也是本研究中的最优干扰载体,对病毒的增殖抑制效果最为明显。【结论】对目的基因的干扰效果并非启动子的活性越高、miRNA积累得越多就越好,只有综合考虑干扰片段的选择、启动子的活性以及靶基因自身的功能等多方面的因素,才能提高干扰效率,达到干扰目的。     

家蚕CVDAR品系对BmNPV的抗性特征分析

【目的】家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)促使的血液型脓病是一种产业上非常严重的家蚕疾病,目前有效的防控方法较少。本研究以大造和CVDAR家蚕品系(对BmNPV有较强抗性的品系)为试验材料,通过分析CVDAR对BmNPV抗性特征,以期确定CVDAR对BmNPV的抗性机制。【方法】本研究通过半致死剂量分析,发现CVDAR品系比大造品系对BmNPV感染的半致死剂量提高10倍以上;进一步HE染色分析大造与CVDAR品系病毒感染前后的中肠组织的变化,具体解析抗性品系CVDAR的抗BmNPV机制。【结果】感染BmNPV 72 h后,大造中肠细胞细胞核明显膨大,着色变浅,到96h后,细胞核持续增大有脱落趋势;而CVDAR抗性品系只在感染96 h后有中肠部分细胞核膨大,但排列整齐;同时通过荧光定量分析大造与CVDAR品系病毒感染后的增殖情况,结合各个时期代表病毒基因的转录水平分析比较发现,感染BmNPV后0–12h也没有发现抗性品系CVDAR和大造之间的病毒拷贝数以及病毒基因转录水平的不同,但感染24h后发现抗性品系CVDAR无论是病毒拷贝数还是病毒基因的转录表达水平都明显低于对照大造。【结论】证明CVDAR口服添毒后中肠中病毒基因的转录在第一轮复制期间不受影响,之后转录水平降低。鉴定CVDAR品系抑制BmNPV增殖的关键时期是在感染BmNPV后的24 h,为解析抗性机制奠定基础。     

家蚕微孢子虫感染对家蚕海龟蛋白(Bmtutl)基因表达水平的影响

【目的】本研究旨在阐明家蚕微孢子虫Nosema bombycis感染不同时间对家蚕Bombyx mori幼虫不同组织中家蚕海龟蛋白(Bombyx Turtle, Bmtutl)基因表达水平的影响,为揭示家蚕微孢子虫的侵染机制奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对家蚕海龟蛋白3种亚型Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810的序列结构特征进行了分析;利用qPCR检测家蚕微孢子虫感染后12, 24, 48, 72, 96和120 h,家蚕幼虫中肠、血淋巴与脂肪体组织中Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810基因表达水平的变化情况。【结果】家蚕海龟蛋白3种亚型的二级结构均主要由无规则卷曲、α螺旋、β转角和延伸链组成,其中无规则卷曲所占比例最高。但是PredictProtein分析发现,Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810之间的蛋白/多核苷酸结合位点存在较大差异。qPCR结果表明,感染家蚕微孢子虫后,家蚕幼虫中肠、血淋巴与脂肪体组织中Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810基因的整体表达处于被抑制状态,尤其在脂肪体中最为明显：Bmtutl-519和Bmtutl-810基因的表达在家蚕微孢子虫感染家蚕后的72 h开始受到显著抑制,特别是Bmtutl-519基因,其相对表达水平均不到对照的5.0%。【结论】家蚕海龟蛋白这3种亚型的序列结构特征存在较大差异,家蚕微孢子虫感染在一定程度抑制了家蚕幼虫中肠、血淋巴与脂肪体组织中Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810基因尤其是Bmtutl-519的表达。结果说明,与其他两种家蚕海龟蛋白亚型相比,Bmtutl-519蛋白可能在家蚕微孢子虫侵染宿主的过程中起主要作用。     

杆状病毒凋亡抑制基因IAP1促进家蚕CyclinB的核内积累

[目的]家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)是生产上危害最严重的病原之一。BmNPV感染BmN-SWU1细胞将细胞周期阻滞于G2/M期。CyclinB是调控细胞周期G2期向M期转换的重要细胞周期蛋白。因此,研究BmNPV感染后CyclinB变化对解析病毒调控细胞周期的机制具有重要意义,同时探究这个过程中与CyclinB互作的病毒蛋白,可为构建家蚕转基因品系提供分子靶标。[方法]qRT-PCR检测BmNPV感染后BmCyclinB的表达变化;免疫荧光观察病毒感染前后BmCyclinB的定位变化,通过细胞质细胞核蛋白分离实验验证。免疫共沉淀钓取与BmCyclinB互作的病毒蛋白。BmNPV感染期间敲除BmNPV IAP1观察BmCyclinB的入核比例。[结果]BmNPV感染后BmCyclinB转录水平下调。BmNPV感染前BmCyclinB主要定位于细胞质,而感染后主要定位于细胞核。BmNPV感染BmN-SWU1细胞后促进BmCyclinB在核内积累。共钓取了7个与BmCyclinB互作的病毒蛋白,免疫共沉淀和细胞共定位证明BmNPV IAP1与BmCyclinB之间存在相互作用。敲除BmNPV IAP1后BmCyclinB进入细胞核的数量显著减少。[结论]BmNPV IAP1可通过与BmCyclinB互作,促进BmCyclinB在核内积累。     

Effects of overexpression and inhibited expression of thymosin,an actin‐interacting protein from Bombyx mori,on BmNPV proliferation and replication

Previous study showed that exogenously applied recombinant thymosin from Bombyx mori (BmTHY) reduces B. mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV) proliferation in silkworm. Which stands to reason that BmTHY in B. mori is crucial for the defense against BmNPV. However, little is known about the effect of endogenously overexpressed or repressed BmTHY on B. mori resistance to virus infection. To study this issue, we constructed an overexpression and inhibited expression systems of BmTHY in BmN cells. The viral titer and the analysis from the quantitative real‐time polymerase chain reaction (PCR) revealed that overexpression of BmTHY decreased the copies of BmNPV gene gp41, which goes over to inhibit the proliferation of BmNPV in BmN cells, while the inhibited expression of BmTHY significantly enhanced viral proliferation in infected BmN cells. These results indicated that endogenous BmTHY can inhibit BmNPV proliferation and replication in infected BmN cells. Furthermore, Co‐IP showed that BmTHY could bind to actin in BmN cells. Also, the overexpression or inhibited expression of BmTHY shifted the ratio of F/G‐actin in infected BmN cells. Lastly, the BmTHY, an actin‐interacting protein, might be one of the key host factors against BmNPV, which inhibits viral proliferation and replication in BmN cells.     

Comprehensive Profiling of Lysine Acetylome in Baculovirus Infected Silkworm (Bombyx mori) Cells

Bombyx mori is one of the key lepidopteran model species, and is economically important for silk production and proteinaceous drug expression. Baculovirus and insect host are important natural biological models for studying host–pathogen interactions. The impact of Bombyx mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV) infection on the proteome and acetylome of Bombyx mori ovarian (BmN) cells are explored to facilitate a better understanding of infection‐driven interactions between BmNPV and host in vitro. The proteome and acetylome are profiled through six‐plex Tandem mass tag (TMT) labeling‐based quantitative proteomics. A total of 4194 host proteins are quantified, of which 33 are upregulated and 47 are downregulated in BmN cells at 36 h post‐infection. Based on the proteome, quantifiable differential Kac proteins are identified and functionally annotated to gene expression regulation, energy metabolism, substance synthesis, and metabolism after BmNPV infection. Altogether, 644 Kac sites in 431 host proteins and 39 Kac sites in 22 viral proteins are identified and quantified in infected BmN cells. Our study demonstrates that BmNPV infection globally impacts the proteome and acetylome of BmN cells. The viral proteins are also acetylated by the host acetyltransferase. Protein acetylation is essential for cellular self‐regulation and response to virus infection. This study provides new insights for understanding the host–virus interaction mechanisms, and the role of acetylation in BmN cellular response to viral infection.     

Low METTL3 level in midgut of the Bombyx mori inhibit the proliferation of nucleopolyhedrovirus

N6-methyladeosine (m⁶A) plays an important role in virus infection and replication. Bombyx mori nuclear polyhedrosis is caused by Bombyx mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV) infection. Expression levels of m⁶A-modification-related genes after the infection of BmNPV were detected at first. Then, expression levels of BmNPV nucleocapsid protein gene VP39 and envelope fusion protein gene GP64 after knockdown of METTL3in vitro were quantified to identify the effect of m⁶A modification on BmNPV. BmNPV firstly infects the larval midgut in case of oral infection. Subsequently, to clarify the relationship between m⁶A modification and resistance of the silkworm to BmNPV, we detected the expression levels of m⁶A-modification-related genes invivo before and after infection of BmNPV. The results indicated that low METTL3 level hindered the proliferation of BmNPV to some extent, and silkworm strain with low METTL3 level showed stronger resistance against BmNPV. This study will accumulate new experimental data for elucidating the resistance mechanism of silkworm against BmNPV.