CPV衣壳蛋白诱导昆虫细胞主要免疫信号通路基因转录反应的研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sust_alex
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质型多角体病毒(Cytoplasmic polyhedrosis virus,CPV)是一种典型的双链RNA(Double stranded RNA,dsRNA)呼肠孤病毒,该病毒的基因组由10个分节段的dsRNA组成。CPV的外层衣壳仅由衣壳蛋白(Capsid shell protein,CSP)VP1组装形成,并且无囊膜包被。CPV的宿主范围非常广泛,并且对宿主细胞具有一定的选择特异性,仅在宿主的中肠上皮细胞内复制。依据这种特性,可以在宿主上皮细胞中大量繁殖CPV病毒。CPV衣壳的宿主专一性强,不感染哺乳动物和人类,具有很好的安全性。杆状病毒表达载体系统(Baculovirus expression vector system,BEVS)是目前最为重要和通用的蛋白表达生物技术平台,适合大分子量的蛋白复合物病毒样颗粒(Viral-like particle,VLP)的表达。已知含有无囊膜的单链RNA(Single stranded RNA,ssRNA)基因组的病毒和分节段的dsRNA基因组的病毒均可以作为RNA沉默的载体,所以CPV具有病毒诱导基因沉默载体的潜在能力。RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRP)和RNA干扰(RNA interference,RNAi)蛋白的病毒抑制因子可以导致病毒载体持续性和致病性的差异,使包裹的dsRNA具有了多种不同的RNAi效果(从特定基因功能的分析到害虫防治)。基于CPV衣壳蛋白CSP的VLPs可以为dsRNA的传递提供一个更安全的备选方案,而且,BEVS技术又可以为载体的生产提供一个理想的构建平台。在昆虫中,RNAi是研究抗病毒免疫防御途径的主要方法。在病毒感染过程中产生的dsRNA被Dicer酶加工成小的RNA,这些siRNA是抑制病毒基因特异性的决定因素。相比之下,在哺乳动物中,先通过模式识别受体(Pattern recognition receptors,PRRs)识别与病毒感染相关的分子(如RNA),随后启动信号级联反应,最终产生和释放具有抗病毒功能的信号蛋白(如干扰素)。虽然RNAi被认为是诱导昆虫免疫防御机制的主要途径,但有证据表明病毒复制也会诱导免疫相关基因的转录反应。然而,关于病毒或病毒复制的成分,可以作为病原体激活分子模式(Pathogen-activated molecular patterns,PAMPs)激活昆虫先天免疫反应的假说,尚未得到系统的研究。项目主要研究了家蚕来源的Bm5细胞中,构成CPV主要衣壳蛋白VP1具激活一系列免疫相关基因的潜力,利用两种不同的VP1表达方式进行相关研究,一种是通过在细胞内源性表达VP1,另一种是通过在体外细胞培养基中添加基于VP1的病毒样颗粒(CSP-VLPs)。随后通过RT-qPCR检测经过两种不同方法处理的Bm5细胞中免疫相关基因的转录应答反应。另外,项目还研究了用CPV病毒粒子刺激Bm5细胞后免疫相关基因的转录反应。主要免疫信号通路基因转录应答反应的研究结果表明,大部分免疫相关基因对VP1或CPV病毒表现出了一定的转录应答反应,其中有2个免疫相关基因的转录反应变化显著。一是用CSP-VLPs刺激Bm5细胞24 h后,抗菌肽基因Att的表达量显著上调,说明Att对CSP-VLPs具有特殊的抵抗作用;二是作为RNAi途径的一个重要基因-Dcr2,在表达VP1的Sf21细胞中的表达水平也显著上调,但是在表达VP1的Bm5细胞中变化不显著,这表明存在物种特异性效应。然而,在后续的RNAi试验发现,Dcr2表达量的增加并没有导致沉默效率的提高,这说明Dcr2用一种特殊的方式触发了转录,而不是作为RNAi的效应因子。总之,CPV病毒的衣壳蛋白VP1具有作为PAMP的潜力,并且可以在昆虫细胞中诱导与RNAi和抗菌肽、热激蛋白等相关基因的转录反应。Ago2、Ago3等主要免疫信号通路基因表现出了相应的转录应答反应,病毒衣壳蛋白VP1或者CPV病毒作为PAMPs具有一定的活性;Att对由CPV衣壳蛋白VP1形成的VLPs具有特殊的抵抗作用,它可能反应了一种免疫途径的激活。而PRRs和可能由VP1触发的信号级联的特性有待进一步阐明,也可以为采用高通量等方法(微阵列和深度测序)进行更全面的研究提供借鉴,以便更系统地探究昆虫病毒感染出现的PAMPs,从而揭示昆虫病毒防御机制的多样性。
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