家蚕核型多角体病毒Bm90基因缺失对病毒增殖和组装的影响

家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,Bm NPV)基因组中的orf90基因(Bm90)是一个未知功能的保守基因。利用λRed重组系统和Bac-to-Bac系统构建野生型病毒Wt Bacmid-polh-egfp、Bm90基因缺失型病毒Bm90ko-polh-egfpBacmid及Bm90基因补回型病毒Bm90re-polh-egfp-Bacmid,并制备Bm90蛋白的多克隆抗体,研究Bm90基因在病毒感染周期中的表达以及对病毒增殖和组装的影响。将3种重组病毒分别转染Bm N细胞,Western blot检测显示Bm90蛋白在病毒转染Bm N细胞后72 h有表达;但用荧光显微镜观察Bm90基因缺失型病毒转染的Bm N细胞中没有出现绿色荧光,且检测其病毒滴度为0;用透射电子显微镜观察在Bm90基因缺失型病毒转染的Bm N细胞中没有子代病毒粒子出现。研究结果表明,Bm90基因缺失会抑制子代病毒粒子的组装和产生,使病毒失去侵染性,Bm90基因是病毒增殖及组装的必需基因。     

家蚕核型多角体病毒orf61基因缺失对病毒复制和各时期基因转录的影响

orf61是杆状病毒晚期表达的核心基因之一。为了研究家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)orf61基因的功能,利用Red重组技术与Bac-to-Bac系统分别敲除和异位补回orf61基因,构建了orf61缺失型病毒orf61-ko-Bacmid以及补回型病毒orf61-reBacmid,然后分别转染家蚕培养细胞Bm N,调查orf61基因缺失对Bm NPV复制和不同时期基因转录的影响。检测orf61基因缺失型病毒转染Bm N细胞液上清中的病毒滴度为0,说明orf61基因缺失导致病毒不能形成有感染活性的芽生型病毒粒子(BV);荧光定量PCR分析orf61基因缺失会显著地降低病毒基因组的复制水平,进而导致病毒各个时期基因转录水平极显著下降(P0.01)。此外,通过体外EMSA试验和构建双荧光素酶报告基因系统,检测ORF61蛋白对多角体蛋白基因polh启动子的调控作用,结果显示该蛋白质是polh基因转录的负调节因子。研究结果有助于深入阐释Bm NPV orf61基因在病毒基因组复制中的作用以及对极晚期表达的多角体蛋白基因polh的转录调控作用。     

家蚕核型多角体病毒ie0基因对病毒复制和转录的影响

ie0基因是家蚕核型多角体病毒(BmNPV)的一个晚期基因,该基因编码氨基酸序列的高度保守性及多种结构域提示其在病毒感染过程中的重要性。利用Red同源重组技术,分别对BmNPV ie0基因编码不同结构域的序列以及完整序列进行敲除构建ie0缺失型病毒,以野生型病毒为对照,研究ie0序列完全或部分缺失对病毒转录、复制及对宿主细胞致病能力等方面的影响。结果表明ie0基因完整序列或编码各结构域的序列缺失后均会对病毒产生不同影响:宿主细胞中完全缺失型和部分缺失型病毒滴度均有不同程度降低;完全缺失型和部分缺失型病毒基因组的拷贝数均与野生型病毒无显著差异;部分缺失型病毒的晚期和极晚期基因转录水平变化与ie0基因完全缺失型病毒相一致,均显著低于野生型病毒,并且缺失锌指结构域编码序列的影响最为明显。MTT检测结果也显示ie0基因完全缺失后病毒对宿主细胞的致病能力有所下降。亚细胞定位显示IE0蛋白在细胞质、细胞核中均有分布,但主要位于细胞质。综上所述,ie0基因为BmNPV病毒增殖、基因组复制的非必需基因,但对病毒晚期和极晚期基因的转录具有调控作用,影响最为显著的为锌指结构域的编码序列,且该基因的缺失会导致病毒对宿主细胞的致病能力有所下降。     

dsRNA对家蚕核型多角体病毒复制增殖的抑制效果

以家蚕核型多角体病毒(BmNPV)复制必需的极早期基因ie-1和细胞释放型病毒CRV入侵关键基因gp64为靶序列,分别人工设计并体外转录出dsRNA I1(438 bp)和dsRNA G1(337 bp),用家蚕培养细胞BmN研究目标dsRNA对BmNPV复制、增殖的抑制效果。结果表明:dsRNA I1能有效地抑制BmNPV在BmN细胞中的增殖,最大抑制效果使培养液中的病毒滴度(TC ID50)比对照降低了104.30倍;dsRNA G1能显著地抑制新形成的病毒粒子的细胞侵染能力,最高可使培养液中的病毒滴度降低103.17倍。     

家蚕核型多角体病毒凋亡抑制基因iap的功能分析

在昆虫杆状病毒基因组中普遍存在一类凋亡抑制基因iap(inhibitor of apotosis)。核型多角体病毒(BmNPV)基因组中的iap1和iap2基因为研究对象,分别构建BmNPV iap1、BmNPV iap2缺失型和补回型病毒,探究2个iap基因的生物学功能。病毒基因组DNA对BmN细胞的转染实验结果表明,BmNPV iap1基因缺失对病毒感染引起的细胞凋亡无显著影响,对病毒基因组的复制和基因转录也无明显影响;但BmNPV iap2基因的缺失可显著提高细胞的凋亡水平(P0.05),当利用iap2缺失型病毒基因组DNA转染BmN细胞时,胞内凋亡启动蛋白Caspase-3的活性与野生型病毒转染组相比显著上升,并且病毒滴度降为0。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果表明,BmNPV iap2的缺失大大降低了病毒DNA的复制水平和基因转录水平。基于上述试验结果可知:BmNPV iap2具有抑制由病毒感染诱导的细胞凋亡的作用,并且是病毒增殖的必需基因;而BmNPV iap1对宿主细胞的凋亡没有明显调控作用,对病毒基因组DNA的复制和基因转录也没有明显影响。     

重要外文学术期刊发表蚕学论文简介

正1 KOKUSHO R,KOH Y,FUJIMOTO M,SHIMADA T,KATSUMA S.Bombyx mori nucleopolyhedrovirus BM5 protein regulates progeny virus production and viral gene expression.Virology,2016,498:240-249题目家蚕核型多角体病毒BM5蛋白参与了病毒增殖和病毒基因表达的调控摘要ORF5(Bm5)基因是家蚕核型多角体病毒(BmN PV)的核心基因,其编码蛋白质的C末端有1个DUF3627保守结构域。日本东京大学KOKUSHO等的研究表明,Bm5基因突变会导致出芽型病毒滴度降低和包涵体病毒数量减少,但是病毒基因组的复制没有受到影响。Bm5基因突变也会引起BmN PV其他基因     

家蚕核型多角体病毒lef5基因对病毒基因组复制和转录调控的影响

lef5是杆状病毒的核心基因之一。构建家蚕核型多角体病毒(BmNPV)lef5基因敲除型病毒lef5-ko-Bacmid和补回型病毒lef5-re-Bacmid,研究lef5基因在BmNPV的基因组DNA复制及各时期基因转录调控中的作用。透射电子显微镜下观察lef5-ko-Bacmid转染BmN细胞后不能产生具有侵染活性的病毒粒子(BV)。荧光定量PCR(qPCR)发现lef5基因缺失对病毒基因组DNA的复制没有明显影响,但会导致病毒各时期基因的转录水平显著下降。进一步通过检测由BmNPV多角体蛋白基因(polh)启动子驱动的荧光素酶活性变化,明确lef5基因对polh基因启动子的调控作用,结果表明lef5基因对polh基因启动子有显著的正调控作用。研究结果提示,lef5基因缺失后不影响BmNPV基因组DNA的复制,但会影响病毒早期、晚期、极晚期基因的转录表达。     

LEF-6乙酰化修饰在家蚕核型多角体病毒侵染过程中的调控作用

晚期表达因子6(late expression factor 6,LEF-6)是家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)复制的非必需因子,能促进病毒晚期基因的转录,提高病毒粒子的产量.BmNPV感染家蚕细胞前后的蛋白质乙酰化修饰差异组学结果显示,在病毒侵染过程中,LEF-6有2个赖氨酸残基(K85和K94)发生了乙酰化修饰.为了深入探究LEF-6乙酰化修饰在病毒侵染过程中的调控机制,利用Red重组技术和Bac-to-Bac系统分别构建lef-6敲除型(lef-6-KO-Bacmid)和补回型(lef-6-RE-Bacmid)的病毒,再利用定点突变技术将赖氨酸(K)突变为谷氨酰胺(Q)模拟乙酰化修饰,将赖氨酸(K)突变为精氨酸(R)模拟去乙酰化修饰,利用实时荧光定量PCR(qPCR)技术分析病毒基因组的复制情况.结果发现lef-6-KO-Bacmid型病毒基因组拷贝数显著下降,2个赖氨酸位点的乙酰化修饰对病毒基因组复制也具有显著抑制作用(P＜0.01),而去乙酰化修饰没有显著影响;病毒增殖能力检测和滴度分析结果也显示乙酰化修饰可以显著抑制病毒活力,降低子代病毒的产量;LEF-6乙酰化修饰对病毒晚期基因vp39转录具有显著抑制作用(P＜0.01);利用激光共聚焦显微镜技术分析LEF-6的亚细胞定位,发现乙酰化修饰后该蛋白主要定位在细胞质中.研究结果将为深入了解BmNPV与家蚕细胞之间的互作调控机制奠定基础.     

家蚕bmo-miR-217对核型多角体病毒(BmNPV)lef-1基因表达的调控作用

昆虫的单链小分子RNA(microRNAs)不仅通过与自身的靶基因互补进行转录后水平调控,从而参与重要的生命过程,并且还可以与病原体靶基因相互作用,在免疫防御方面发挥重要功能。给家蚕5龄眠起幼虫接种家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)后72 h,收集蚕体血淋巴提取总RNA用于高通量测序,经克隆验证获得一条由Bm NPV诱导上调表达的家蚕miRNA(bmo-miR-217),用生物信息学方法预测到bmo-miR-217对应的一个病毒靶基因为lef-1。构建bmo-miR-217及Bm NPV lef-1 3'-UTR的表达载体,并共转染家蚕卵巢培养细胞Bm N,于48 h后通过检测细胞的双荧光素酶相对活性,显示出bmo-miR-217可显著下调Bm NPV lef-1基因的表达(P0.05)。已知lef-1是Bm NPV侵染复制的必需基因之一,因此抑制其表达是家蚕先天免疫的一种有效策略。     

家蚕核型多角体病毒(BmNPV)lef-11基因在病毒感染宿主细胞中的表达特征

杆状病毒晚期表达因子(late expression factor,LEF)是参与病毒基因组DNA复制和病毒基因转录调控的一个重要家族,该家族成员LEF-11为13 k D的小分子蛋白质。通过比对目前已经测序的63种杆状病毒基因组序列,发现LEF-11的编码基因lef-11在除宿主为双翅目昆虫的Cuni NPV外的所有杆状病毒基因组中都存在,暗示lef-11基因可能在包括家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,Bm NPV)在内的杆状病毒复制过程中行使重要功能。通过RT-PCR检测和Western blotting分析lef-11基因及其编码蛋白质在Bm NPV侵染的家蚕卵巢培养细胞Bm N中的转录与表达时相,其转录本从侵染后6h开始持续表达,蛋白质从侵染后12 h开始持续表达。当利用DNA聚合酶特异抑制剂阿非迪霉素(aphidicolin)阻断Bm NPV病毒基因组DNA复制之后检测LEF-11的表达受到抑制,暗示LEF-11的表达起始于病毒DNA复制之后。以上结果表明:BmNPV lef-11基因在杆状病毒中非常保守,是一个晚期表达基因,可能不直接参与病毒的起始复制,而是参与病毒的大规模复制过程。     

家蚕核型多角体病毒广东分离株Bm126基因编码基序RGD的功能研究

杆状病毒因专一感染昆虫而作为治理农林害虫的生物农药以及作为表达载体在生物医药产业得到广泛应用。前期研究发现家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)中国广东分离株(Bm NPV-GD)的orf126基因(Bm126)包含一个编码精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)的基序。采用点突变技术构建RGD编码基序突变的转移载体,利用Bm NPV Bac-to-Bac系统转座获得重组bacmid,通过转染Bm N细胞获得重组病毒,分析突变病毒在感染细胞后期的多角体产量变化,并在病毒感染过程中进一步应用RGD竞争性多肽Cyclo[RGDf-N(Me)V-]分析突变病毒多角体产量的变化,以此探究Bm NPV Bm126编码的RGD基序是否在病毒感染增殖中发挥作用。经t检验统计表明突变病毒感染Bm N细胞后产生的多角体数量与对照病毒没有显著性差异,Cyclo[RGDf-N(Me)V-]处理结果也显示其与对照没有显著差异,表明Bm NPV-GD Bm126基因编码的RGD基序可能不是直接参与病毒感染宿主细胞后的增殖过程,而是辅助病毒的其他因子与宿主细胞互作。     

家蚕核型多角体病毒编码miR-364对DNA聚合酶基因表达的调控作用研究

MicroRNA(miRNA)在调控病毒与宿主相互作用方面起着重要作用。为了研究家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)编码的miRNA对其自身靶基因的调控作用,通过高通量测序得到Bm NPV编码的一条miRNA——Bm NPV-miR-364,利用在线靶基因预测程序RNAhybrid与RNA22预测Bm NPV基因组中有6个基因可能是Bm NPV-miR-364的靶基因。分别构建Bm NPVmiR-364与6个侯选靶基因3'-UTR的表达载体,共转染Bm N细胞后检测其双荧光素酶活性,结果表明Bm NPV-miR-364对Bm NPV DNA聚合酶(DNA polymerase)基因的抑制作用显著(P0.05),对其余5个靶基因的抑制作用不显著。进一步采用Bm NPV-miR-364 mimic与Bm NPV-miR-364 inhibitor分别进行过表达和缺失表达分析,显示Bm NPV-miR-364 mimic能显著抑制DNA polymerase基因的表达,而Bm NPV-miR-364 inhibitor能显著解除Bm NPV-miR-364对DNA polymerase基因的抑制作用。将Bm NPV-miR-364与DNA polymerase基因的表达载体共转染Bm N细胞,qRT-PCR分析发现实验组细胞中病毒DNA polymerase基因的表达水平显著低于对照组。qRT-PCR检测家蚕经口接种Bm NPV后24 h内,血淋巴中Bm NPV-miR-364和病毒DNA polymerase基因的表达量很低,但在24 h之后表达量急剧上升。研究结果提示:Bm NPV编码的miR-364可以靶向抑制自身复制过程中的重要酶基因,调节DNA的复制。     

苜蓿尺蠖核多角体病毒对家蚕核多角体病毒在蚕体内复制的干扰

昆虫杆状病毒具有相对狭窄的宿主域.虽然苜蓿尺蠖核型多角体病毒(AcMNPV)和家蚕核型多角体病毒(BmNPV)两者DNA序列的同源性在95%左右,但AcMNPV不能在家蚕细胞中很好的复制,对家蚕幼虫不具有致病能力,但其基因组中个别基因可在被接种该病毒的家蚕幼虫体内表达.这些基因的表达可能对共感染的优势病毒BmNPV复制所需原料蛋白及转录因子形成竞争,进而抑制BmNPV在家蚕幼虫体内的复制表达.     

家蚕核型多角体病毒极早期蛋白PE38与家蚕SRSF蛋白激酶的相互作用关系验证

家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)是家蚕血液型脓病的病原,其极早期蛋白PE38参与病毒的侵染、复制与增殖。通过酵母双杂交和荧光双分子互补(Bi FC)试验证实Bm NPV PE38蛋白和家蚕SRSF蛋白激酶(Bombyx mori SRSF protein kinase 1-like,Bm SRPK)之间存在互作关系,推测Bm NPV可能是通过影响宿主的前体mRNA组成性和选择性剪接来获得对自身增殖有利的微环境。进一步利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测分析感染Bm NPV后Bm N细胞中Bm SRPK的表达变化以及正常家蚕5龄第3天幼虫体内Bm SRPK表达的组织特异性,发现感染病毒后Bm N细胞中Bm SRPK的表达量有所增加;Bm SRPK在正常幼虫的精巢、中肠和脂肪体中表达量较高,在血细胞中的表达量最低。研究结果有助于进一步深入研究Bm NPV和家蚕宿主之间复杂的相互作用关系。     

基于DNA载体的RNAi抑制家蚕核型多角体病毒复制

基于DNA载体的RNA i技术可以较长时间高效地抑制基因的活性。利用家蚕核型多角体病毒ie-1基因启动子,构建了在细胞内能转录形成与ie-1基因+19~+446区域互补同源的发夹状dsRNA的RNA i DNA载体。研究结果表明,该载体DNA在体外、体内均能较好地抑制家蚕核型多角体病毒在细胞中的复制。     

BmNPV多角体对稳定转化细胞表达荧光蛋白的包埋现象初探

为了探索家蚕核型多角体病毒(BmNPV)多角体对外源蛋白的包埋特性,构建了含有绿色荧光蛋白基因(gfp)和红色荧光蛋白基因(DsRed)的表达载体pIZT-DsRed,用该载体转染家蚕卵巢细胞系(BmN),并以吉欧霉素(zeocin)筛选得到稳定表达绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白的BmN细胞系。进一步以野生型BmNPV感染pIZT-DsRed转化BmN细胞,发现部分多角体可以发出绿色荧光和红色荧光,Western blot检测证明多角体中含有GFP蛋白,显示BmNPV多角体可以包埋进病毒粒子以外的其他蛋白成分,表明BmNPV多角体蛋白的包埋机制中存在非特异性识别包埋的现象。     

ie-1和lef-1基因dsRNA表达元件转染及转化细胞对家蚕核型多角体病毒增殖的抑制

通过RNAi介导可以抑制病毒增殖,将相应的RNAi元件通过转基因转入宿主有可能使宿主对病毒产生一定的抗性。根据家蚕核型多角体病毒(BmNPV)基因组中的病毒复制必需基因ie-1、lef-1设计相应的RNA干扰区段,并构建相应的转基因载体转入家蚕BmN细胞中,瞬时表达结果显示转染了转基因RNAi载体的BmN细胞均对BmNPV有一定的抑制作用。IE dsRNA在病毒滴度为10-4时有抑制作用,在病毒滴度为10-5时有比较好的作用;LEF dsRNA则在病毒滴度为10-5时有抑制作用,在病毒滴度为10-6时有较好的抑制作用。通过转基因及G418筛选后,转基因IE dsRNA细胞在病毒滴度为10-4显示出一定的抑制作用,在病毒滴度为10-5表现了明显的抑制作用;而转基因LEF dsRNA细胞在病毒滴度为10-5有一定的抑制作用,但只维持了一个时段。     

家蚕核型多角体病毒增殖关键基因的鉴定

选择家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)基因组中可能与病毒增殖相关的8个基因dbp、lef-2、lef-3、lef-7、lef-10、lef-11、p143和vp1054作为候选基因,利用家蚕内源性microRNA骨架构建候选基因的干扰载体,并采用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术对上述候选基因进行干扰试验,筛选病毒增殖的关键基因,以期为开辟家蚕抗Bm NPV研究新路径打下基础。对8个候选基因的RNA干扰试验显示:干扰lef-7对Bm NPV的增殖没有明显影响;对lef-2和lef-11表达的干扰效率最高,达到90%以上,其中干扰lef-11后病毒对细胞的感染率仅为9.16%,远远低于对其他基因干扰后的感染率。依据试验结果初步确认8个病毒增殖相关基因中,lef-11对病毒增殖的影响最大。     

家蚕核型多角体病毒基因bm64的表达及定位分析

对家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)功能未知基因的研究,有利于全面揭示病毒的复制和感染机制。依据NCBI数据库发表的Bm NPV T3株基因组序列(Gen Bank登录号:L33180.1),选择未知功能基因bm64进行生物信息学分析,该基因ORF全长333 bp,编码110个氨基酸,预测蛋白质分子质量为12.71 k D,等电点4.21。将Bm64蛋白亲水区1~49 aa的编码序列与原核表达载体p GEX-4T-3连接,构建重组表达质粒,转化E.coli Rosetta菌株后进行诱导表达。SDS-PAGE检测在预测分子质量处有明显的蛋白质条带,纯化该蛋白质并以此为抗原免疫新西兰大白兔,制备Bm64蛋白多克隆抗体。在病毒感染Bm N细胞后24 h即可用Western blot方法检测到Bm64蛋白的表达。通过间接免疫荧光检测到Bm64蛋白在Bm NPV感染的Bm N细胞中表达,并定位于细胞核。研究结果为进一步分析家蚕核型多角体病毒bm64基因的功能奠定了实验基础。     

表达短ie-1 dsRNA的转化细胞对家蚕核型多角体病毒的抑制作用

为了利用RNAi技术提高家蚕对核型多角体病毒(BmNPV)的抗性,根据BmNPV复制必需基因ie-1设计其相应的dsRNA,构建带有ie-1 dsRNA表达盒的转基因载体piggyantiIE-Neo,结果显示:表达短ie-1 dsRNA的稳定转化Bm细胞,对BmNPV的增殖表现出抑制作用,但在病毒感染后期,由于病毒恢复增殖导致RNAi的效果被掩盖。通过反向PCR分析外源DNA片段插入基因组位点,结果显示:在转化细胞中,外源DNA可通过随机整合或按照piggyBac特定的转座位点TTAA插入细胞基因组。