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随着杆状病毒全基因组测序工作的陆续完成,对杆状病毒基因进行功能分析已成为杆状病毒领域的研究热点。苜蓿丫纹夜蛾核多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus,AcMNPV)作为杆状病毒的代表种,解释其基因的功能对认识其它杆状病毒的基因功能具有重要的指导意义。
本论文通过同源重组方法分别构建了ac66缺失型AcMNPV重组病毒和ac69缺失型AcMNPV重组病毒,研究了ac66基因缺失对病毒在离体Sf9培养细胞中增殖的影响和ac69基因缺失对病毒在离体Sf9培养细胞和粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)虫体中增殖的影响。此外,本文还对ac66基因的转录情况进行了研究。
AcMNPV orf66(ac66)基因的同源蛋白存在于所有已测序的以鳞翅目昆虫为宿主的杆状病毒中,但它的功能未知。预测蛋白质结构的InterProScan分析结果表明,ac66基因阅读框内存在Viral Desmoplakin N-terminus结构域。RT-PCR结果显示,在AcMNPV感染的Sf-9细胞中,ac66基因的转录本在病毒感染后3—72小时都可检测到,暗示ac66不仅是早期基因而且也是晚期基因。
将野生型(wild-type,wt)病毒、ac66缺失型病毒和ac66补回型病毒分别转染Sf-9细胞后,病毒滴度检测表明ac66基因缺失型芽生型病毒(budded vkrus,BV)的制造几乎被完全阻断;光镜显微镜观察结果揭示ac66基因的缺失极大地影响了包含体(occlusionbody,OB)在Sf-9细胞中的形成;此外,ac66基因的缺失还干扰了包埋型病毒(occlusion-derived virus,ODV)的形成。ac66基因缺失拯救实验结果表明ac66基因缺失型重组病毒转染Sf-9细胞后的突变表型确实是由于ac66基因的缺失而导致的。另一方面,实时PCR结果表明ac66基因的缺失并不影响病毒DNA的正常复制。电子显微镜分析揭示ac66缺失型重组病毒和wt 病毒感染的Sf-9细胞核均出现类似数量和相似外表的核衣壳,暗示ac66基因缺失并不干扰病毒核衣壳的正常组装;ac66缺失型重组病毒在BV合成途径(穿刺核膜、细胞质内或穿刺质膜)中的核衣壳总数量远低于wt病毒核衣壳在相同途径中的总数量。上述结果表明,ac66基因对核衣壳从细胞核向细胞质的有效运输以及随后的ODV和包含体的形成是必需的。 orf69(ac69)基因及其同源物存在于一些已被测序的杆状病毒中,以往的研究表明Ac69具有mRNA的帽子0位点依赖的甲基化酶活性且ac69基因缺失并不影响:BV在Sf-9细胞中的复制增殖,然而ac69基因在ODV复制增殖和病毒口服感染中的功能仍然未知。此外,InterProScan分析结果表明,ac69基因阅读框内存在FtsJ结构域。
以相同侵染复数将wt病毒、ac69缺失型病毒和ac69补回型病毒分别感染Sf-9细胞后,对细胞上清中病毒滴度的检测表明三种病毒BV的复制增殖没有明显差异;透射电镜观察结果表明,ac69缺失型病毒感染Sf-9细胞能产生与wt病毒形态一致的BV和ODV。这些结果表明ac69基因是AcMNPV在Sf-9细胞中增殖复制的非必需基因。
同野生型病毒相比,生物测定结果表明ac69缺失型病毒对粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)三龄幼虫的半致死剂量(50%lethal dose,LD50)和半致死时间(50%lethal time,LT50)没有显著差异,说明ac69基因的缺失不影响病毒对粉纹夜蛾的口服感染毒力及致死时间,ac69基因是AcMNPV在粉纹夜蛾中增殖的非必需基因。有关ac69基因在病毒生活周期中的生物学功能还有待进一步的研究。