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杆状病毒是一类专一性感染节肢动物的病毒。在杆状病毒的生活史中存在着两种形态和组成迥异的病毒粒子----出芽型病毒粒子BV(budded virus)和包埋型病毒粒子ODV(occlusion-derived virus)。ODV参与了病毒入侵天然宿主的过程,即初始感染;BV则介导了病毒感染在宿主组织间的传播,即系统感染。截止目前,共发现了7个与杆状病毒初始感染密切相关的蛋白,即口服感染因子(per os infectivity factors,PIFs)。按照发现的先后顺序,分别把它们命名为P74(PIF0)、PIF1、PIF2、PIF3、PIF4、PIF5和PIF6。目前已有实验证据表明P74、PIF1和PIF2参与了ODV与宿主中肠BBM(bru shbordermembrane)受体的结合,但是具体的受体信息以及结合机制却不得而知。本文主要以棉铃虫核多角体病毒(Helicoverpa armigera nucleopolyhedrovirus,HearNPV)为研究对象,对其PIF5进行了功能研究,并且制备了P74的单克隆抗体。研究结果有助于进一步揭示PIF5的生物学功能以及P74的结构。本研究分为三个部分:
第一章:文献综述。简要介绍了杆状病毒的应用现状、分类进化、结构组成及其复制周期。详细地阐述了与口服感染相关的研究,并对杆状病毒口服感染因子的研究现状进行了系统综述。同时简单介绍了本研究的研究目的及研究意义。
第二章:HearNPV pif5基因功能的研究。在HearNPV中,PTF5由orf15编码,预测大小为38 kDa。PIF5为晚期表达蛋白,特异性地定位在ODV的囊膜上,是ODV囊膜上的主要结构蛋白之一。PIF5不仅在已测序的所有杆状病毒中高度保守,而且在裸病毒(nudivirus)中也发现了PIF5的同源蛋白。序列对比发现,在PIF5的C端存在着3个完全保守的半胱氨酸。为了进一步研究pif5的生物学功能,我们运用λ噬菌体red重组系统构建了pif5缺失型重组病毒。通过Bac-to-Bac系统构建了pif5回复以及半胱氨酸单点突变的重组病毒。一步生长曲线表明,重组病毒BV具有和对照病毒类似的动力学曲线,表明pif5的缺失和单点突变不会影响病毒的感染和复制。细胞切片电镜观察显示,缺失pif5后,仍然能观察到正常形态的ODV病毒粒子,但是多角体的形态变得松散不均一,提示pif5可能与多角体的包装有关。简单的虫体感染实验表明,pif5的缺失和半胱氨酸的单点突变对其口服感染能力造成了一定的影响。
第三章:P74单克隆抗体的制备及表位鉴定。P74是最早发现的口服感染因子,在已测序的杆状病毒中高度保守。P74依靠C端锚定在ODV的囊膜上,其N端则暴露在囊膜表面。P74在ODV与BBM的受体结合过程中发挥着重要作用,但具体机制仍然悬而未决。研究表明,P74的剪切对其发挥生物学功能必不可少。在本研究中,首先,我们以原核表达的P74△2TM(去掉C端的两个跨膜区)为免疫原免疫三只BALB/c小鼠,制备了其单克隆抗体。然后,以P74的剪切模型为参考,我们将除去跨膜区的P74截短为三段,并通过表达载体pMAL-C2x进行原核表达。以这些原核表达的融合蛋白为抗原,通过免疫印迹的方法对所得到的7株单克隆细胞融合上清进行了初步的识别区段检测。随后又通过细胞免疫荧光的方法检测了它们识别真核表达的P74的能力。通过腹腔诱生法获得这7株单克隆细胞融合上清的腹水。最后,我们通过构建截短克隆,对其中的3株腹水20D9、22E1和22E12进行了识别表位的进一步分析。结果显示,20D9的抗原识别区段位于R144~T153,22E1和22E12的抗原识别区段位于T199~C219。