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杆状病毒(Baculoviruses)是一类双链DNA病毒,现已作为生物杀虫剂在使用。甘蓝夜蛾核型多角体病毒(Mamestra brassicae multiple nucleopolyhedrovirus,MbMNPV)杀虫谱较广,除了能感染甘蓝夜蛾外,还能感染甜菜夜蛾、棉铃虫、小菜蛾等害虫。病毒的宿主范围是由一些基因决定的,抗凋亡蛋白基因(iap)可能是重要的宿主范围相关基因之一。 本文研究MbMNPV的iap2和iap3两个抗凋亡蛋白基因的结构和功能。生物信息学分析发现IAP2只含1个BIR和1个RING结构域,这种结构在杆状病毒中是特殊的,而IAP3由2个BIR和1个RING结构域组成。利用荧光蛋白mCherry、EGFP分别与MbMNPV的IAP2、IAP3融合表达,在荧光显微镜观察到Mb-IAP2、Mb-IAP3定位于整个Sf9细胞。 利用Mb-iap3基因替代苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus,AcMNPV)p35基因的重组病毒AcBacΔp35-iap3-egfp和AcBacΔp35-iap3-polh及阳性对照AcBac-egfp、AcBac-polh分别转染Sf9昆虫细胞系,转染后48h-96h,通过显微观察,均未观察到细胞凋亡发生;而切失p35基因的AcBacΔp35-eg彦和AcBacΔp35-polh转染细胞后48h,细胞开始发生凋亡,72h凋亡细胞加剧,到96h大部分的细胞凋亡并伴随凋亡小体产生。表明Mb-iap3基因具有抗细胞凋亡功能,在AcMNPV它可替代p35基因恢复其抗细胞凋亡的功能。用MOI为5的重组病毒vAcΔp35-iap3-egfp和vAcΔp35-iap3-polh感染Sf9细胞后24h-72h,通过显微均未观察到细胞凋亡。缺失抗凋亡基因p35的病毒vAcΔp35-egfp和vAcΔp35-polh感染Sf9细胞后24h,出现一定数量细胞凋亡,48h细胞凋亡加剧,72h大部分细胞凋亡并且伴随大量的凋亡小体出现。通过重组病毒感染Sf9细胞实验,也表明Mb-iap3基因能拯救缺失p35基因型AcMNPV的抗细胞凋亡功能。在平行的研究中Mb-iap2基因不能拯救缺失p35基因型AcMNPV的抗细胞凋亡功能。 细胞凋亡的途径,一般是激活起始型caspase(caspase-9、caspase-10等)后促使执行型caspase(caspase-3、caspase-6、caspase-7等)发挥作用促进细胞凋亡。为了研究抗细胞凋亡的作用途径,分别用Ac-DEVD-AMC和Ac-DEVD-ρNA检测重组病毒vAcΔp35-iap3-polh、vAc-polh感染Sf9细胞后48h的caspase-3活性。运用Ac-DEVD-AMC检测结果显示,vAcΔp35-iap3-polh与阴性对照vAcΔp35-polh相比下降了85.9%,有极显著性差异(LSD-t=5.41,p=0.01),与vAc-polh相比无明显差异(LDS-t=0.56,p=0.579)。运用Ac-DEVD-ρNA检测结果显示vAcΔp35-iap3-polh与阴性对照vAcΔp35-polh相比分别下降63.5%,有极显著性差异(LSD-t=3.79,p=0.003);vAcΔp35-iap3-polh组则与vAc-polh不存在显著差异(LSD-t=0.11,p=0.95)。 Ac-DEVD-AMC和Ac-DEVD-ρNA检测结果都表明,Mb-IAP3蛋白抗细胞凋亡功能作用途径可能是通过抑制caspase-3来实现,MbMNPV的IAP3可能与P35具有相似的作用途径。 本研究结果为MbMNPV抗凋亡蛋白的功能的进一步深入研究奠定了很好的基础,对杆状病毒抗凋亡蛋白基因的应用具有重要意义。