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1962年在日本伊娜首次发现家蚕二分浓核病毒(Bombyx mori bidensovirus,BmBDV),当时将其命名为空头性软化病病毒,该病毒特异感染家蚕中肠柱状细胞,在发病后期也可感染中肠杯状细胞,致使家蚕罹患浓核症,患病家蚕表现出下痢和空头等症状。该病毒粒子外围无囊膜包被,直径约20-24 nm,呈正二十面体结构,含有两套基因组DNA(VD1和VD2),分别包装在各自病毒衣壳中,且病毒编码自身DNA聚合酶。2012年,将该病毒正式改名为家蚕二分浓核病毒。 BmBDV VD1-ORF2编码一个非结构蛋白NS1,该蛋白由361个氨基酸残基组成,其理论分子量大小为36 kDa,等电点为8.70。本课题组前期研究证实NS1蛋白为一个多功能蛋白,具有ATPase、解旋酶以及绑定特定DNA序列的活性,在BmBDV的生活史中起着重要的作用。多序列比对结果表明,BmBDV NS1蛋白与细小病毒NS1蛋白同源,细小病毒NS1蛋白为多功能蛋白,其活性由磷酸化调控,参与细小病毒基因组复制和转录的调控。在本研究中,利用杆状病毒-昆虫细胞表达系统表达并纯化BmBDV NS1蛋白,通过质谱鉴定该蛋白的磷酸化修饰位点;另外,定点突变磷酸化位点后,表达、纯化三个突变型BmBDVNS1蛋白,测定其ATPase活性,将其与野生型NS1蛋白活性进行比较,从而鉴定磷酸化修饰对BmBDV NS1蛋白活性的影响。 本文利用杆状病毒表达载体系统在Sf-9细胞中表达NS1蛋白,对Sf-9细胞中表达的NS1蛋白进行鉴定,将NS1蛋白条带抠出,并通过LC-MS/MS对其进行二级质谱分析,质谱结果表明NS1蛋白为磷酸化蛋白,其磷酸化修饰位点为BmBDV NS1序列中184位点的Thr残基,而Thr-181和Thr-191为潜在的磷酸化修饰位点。为此,本文设计3对突变引物,将其三个苏氨酸残基所对应的碱基:541-543,550-552,571-573 ACT突变为GGT,测序分析成功构建三个突变型ns1序列,将突变型和野生型ns1序列转座至Ac-Bacmid上,构建重组Ac-Bacmid,通过转染Sf-9细胞获得重组病毒,将重组病毒感染Sf-9悬浮细胞,在摇瓶中悬浮表达野生型和三个突变型NS1蛋白,收集感染后的悬浮细胞,对其进行超声破碎,利用镍柱纯化出野生型NS1蛋白和NS1蛋白突变体。经SDS-PAGE和Westem blot对纯化的靶蛋白进行验证后,利用ATP酶活性连续反应光谱法定量检测试剂盒测定纯化后的NS1蛋白ATPase活性,其活性结果为:Thr184位点突变后,NS1-M2的ATPase活性与wt-NS1活性相比,差异极显著;Thr-191突变后,NS1-M3的的ATPase活性与wt-NS1活性相比,差异显著;Thr-181突变后,NS1-M1的活性虽下降,与野生型NS1活性相比,没有明显差异;对野生型NS1蛋白进行磷酸酶处理,使NS1去磷酸化,去磷酸化后的NS1蛋白活性也显著低于野生型NS1活性。活性结果表明NS1蛋白序列中184位苏氨酸残基存在磷酸化修饰,磷酸化修饰能显著改变NS1蛋白的ATPase活性,BmBDV NS1蛋白与病毒DNA复制、基因转录和病毒增殖等生化过程相关,进而为了解该病毒增殖的分子机制和病毒防控提供了理论基础。 家蚕核型多角体病毒上几丁质酶基因(chiA)和半胱氨酸蛋白酶基因(cp)的编码产物与宿主死亡后液化相关,为病毒增殖非必需基因,敲除后可延长病毒对家蚕的半数致死时间(Median lethal time,LT50),从而延长外源蛋白的表达时间。在本研究中,以缺失几丁质酶基因和半胱氨酸蛋白酶基因的家蚕核型多角体病毒(△Bm-Bacmid)为载体,在家蚕体内表达野生型和突变型BmBDV NS1蛋白,统计每天家蚕死亡头数,测定各病毒对家蚕的半数致死时间,通过比较各半数致死时间的大小,从而判断BmBDVNS1蛋白的磷酸化修饰作用对NS1蛋白毒力强弱的影响。统计结果如下:表达wt-NS1病毒的LT50比空△Bm-Bacmid的LT50短27.36 h;表达NS1-M1的病毒LT50比表达wt-NS1的病毒长15.36 h;表达NS1-M2的病毒LT50比表达wt-NS1的病毒长21.84 h;表达NS1-M3的病毒LT50比表达wt-NS1的病毒长15.36 h。实验数据表明NS1蛋白对家蚕确实具有毒理作用,磷酸化修饰能增强NS1蛋白的毒力,其作用机制有待于进一步研究。