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杆状病毒是一类特异性感染节肢动物的DNA病毒。在病毒感染宿主细胞的过程中会产生两种子代病毒体:芽殖型病毒体(budded virus,BV)和包涵体源性病毒体(occlusion derived virus,ODV)。病毒基因的表达具有时序性,依照转录时间的先后分为:早期,晚期和极晚期。目前发现有33个基因存在于所有57种已经测序的杆状病毒基因组中,称为核心基因。e25(原名odv-e25)是一个晚期基因,且为核心基因之一,其编码产物存在于BV和ODV包膜,但在病毒复制中的功能尚未明了。
本文以苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica multiplenucleopolyhedrovirus,AcMNPV)e25为研究对象,研究了该基因在病毒复制中的功能。主要研究结果包括以下内容:
1.利用λ-Red同源重组技术,用氯霉素抗性基因(cat)替代AcMNPV BacmidbMON14272中orf94(e25)的第2个碱基开始的591bp序列,构建了e25敲除型bacmid vAce25ko。
2.利用Bac-to-Bac系统,将AcMNPV多角体蛋白基因(polh)和与增强型绿色荧光蛋白基因(egfp)分别插入vAce25ko和bMON14272的polh位点构成带有polh和egfp标记的e25敲除突变体vAce25ko-PH-gfP和野生型bacmid vAcPH-gfP;以同样方法将e25连同polh和egfp标记基因插入vAce25kopolh位点构成e25敲除异位回复突变体vAce25ko-rep-PH-gfp。通过转染-感染实验和病毒增殖曲线的绘制,证实e25是病毒增殖的必需基因,敲除e25导致影响病毒体BV不能产生,但不影响多角体的形成。
3.利用AcMNPV早期基因iel和晚期基因p10启动子控制e25的表达,构建了e25早表达回复突变体和e25过量表达回复突变体。结果发现,e25早表达会影响病毒BV的产生,不影响多角体的形成;晚期过量表达不影响病毒的增殖。
4.通过由早期基因dnapol和晚期基因vp39启动子控制报告基因gus的表达来检测e25敲除和早表达对病毒早期基因和晚期基因表达的影响。发现相比于e25正常回复组,在转染后48h内,e25敲除和早表达对早期基因dnapol启动子控制的gus表达水平均没有明显影响;e25敲除对晚期基因vp39启动子控制的gus表达也无明显影响;但早表达对vp39启动的gus表达水平在36hpt和48hpt分别下降64%和63%。表明e25早表达可能导致vp39和其它晚期基因表达水平下调。
5.核内肌动蛋白(F-actin)的聚合对病毒的增殖是必需的,E25和F-actin都有定位于病毒发生基质。通过罗丹明-鬼笔环肽染色观察被转染细胞内肌动蛋白的分布发现,e25敲除、早表达和正常表达情况下,被转染细胞核内都能观察到红色的罗丹明荧光,说明e25敲除和早表达对由病毒感染诱导的细胞核内肌动蛋白的聚合无明显影响。
6.在转染后不同时间点观察E25的定位发现,24hpt E25蛋白主要分布在细胞质中,36hpt分布于核外周,细胞质中少量分布,转染后48h和72h,E25蛋白主要集中在细胞核内。说明E25在受转染细胞内的定位由核外向核内转移。
7.将egfp编码序列插入至e25第1、45、118和227位密码子之后或替代2-45aa、46-117aa或118-227aa编码序列,构建了7个e25基因突变体;再将这些基因突变体分别插入vAce25ko或bMON14272构建了14个突变体重组病毒。转染-感染实验发现,只有包含正常e25和egfp替代2-45aa的e25突变体的病毒能够大量增殖;包含正常e25和egfp替代46-117aa或插入第227位密码子之后的e25突变体的病毒有少量增殖;包含egfp插入第227位密码子之后的e25但不含正常e25的病毒也有少量增殖;含正常e25和egfp插入第1位密码子之后的e25或只含egfp插入第1位密码子之后的e25突变体的病毒完全没有子代病毒产生;其它病毒突变体感染的细胞中只有个别细胞出现病毒增殖迹象。这些结果表明,上述所有插入或替代突变都导致病毒完全不复制或增殖量显著下调;而且突变体E25抑制正常E25的功能。
8.免疫荧光实验和共聚焦显微镜观察发现,在没有正常e25存在的情况下,2-45aa被替代或在第2位密码子前插入egfp导致E25不能入核;在第227位密码子后插入egfp对E25入核几乎没有影响;其它插入或替代突变都不同程度地抑制E25入核,而且入核的E25在细胞核内的定位与正常情况相比也有明显变化。在正常e25存在的情况下,在C-末端插入EGFP的E25突变体对正常E25入核无显著影响;其它突变都不同程度地抑制E25入核,而且其定位与正常E25相同。这些实验结果提示,E25的N-端45aa对E25入核是必需的;E25可能不是以单体形式存在。