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家蚕软化病是一类严重影响蚕业生产的病害,家蚕传染性软化病病毒(Bombyx mori infectious flacherie virus,BmIFV)作为导致该病的重要病原之一,曾引起国内外学者的广泛关注。BmIFV是一种正义单链小RNA病毒,专一寄生家蚕中肠组织的杯状细胞,被归入小RNA病毒目(Picornavirales)传染性软化病毒科(Iflaviridae)传染性软化病毒属(Iflavirus)。
本研究通过运用生物信息学分析BmIFV结构蛋白前的5端序列发现:其5端序列具有多个同框的起始密码子AUG(具有相同的终止密码子)且5端序列的前端与具有内部核糖体进入位点(Internal ribosome entry site,IRES)功能的榕透翅毒蛾病毒(Perina nuda virus,PnV)的序列结构十分相似,而其后端与小RNA病毒Ⅱ型的IRES结构十分相似。通过构建含有双荧光蛋白基因和双荧光素酶基因的两类重组杆状病毒表达系统,验证不同长度的BmIFV5端序列的IRES功能。结果证实:BmIFV不同长度的5端片段具有不同的IRES活性,其中1-155 nt片段的IRES介导下游外源基因的翻译活性最低,而1-599nt片段的IRES介导外源蛋白的翻译活性最高。
利用构建的含有双荧光蛋白的重组杆状病毒vR-IFV599-G侵染四种鳞翅目昆虫细胞系(BmN细胞系、Sf9细胞系、Tn细胞系和SL细胞系),结果发现BmIFV IRES介导的下游外源基因能够在BmN、Sf9和Tn细胞系中表达;SL细胞系中,BmIFV IRES介导和帽子结构介导的下游外源基因均未表达,经Dot blotting分析发现在添加重组病毒vR-IFV599-G的SL细胞中,未杂交到EGFP的mRNA,由此推测所构建的重组杆状病毒未侵染SL细胞或多角体启动子未能在SL细胞中被激活,导致EGFP的mRNA未转录。进而证实BmIFV的IRES功能在BmN、Sf9和Tn细胞系中无种属特异性。
构建含有双荧光蛋白的重组杆状病毒vR-IFV599-G侵染5龄起蚕发现:被重组病毒侵染的家蚕全身都具有红色和绿色荧光。对被感染家蚕的4种组织(中肠、丝腺、脂肪体和表皮)进行Western blotting分析发现:4种组织中均具有红色荧光蛋白和绿色荧光蛋白的杂交条带出现,说明BmIFV的IRES介导的下游外源基因的表达在家蚕中无组织特异性。这与BmIFV特异性的侵染家蚕中肠组织杯状细胞的特性有差异,说明BmIFV侵染的特异性与其翻译的特性无关,可能与其侵染受体的特异性或复制的特异性有关。
根据BmIFV的5端序列设计5条siRNA序列(siRNA-Loop4、siRNA-Loop7、siRNA-Loop8、siRNA-Loop12和siRNA-Loop15),通过瞬时转染的方法,将5条siRNA转染到BmN细胞中,再用重组杆状病毒vR-IFV599-F接种侵染细胞,发现RN Ai-Loop15可显著抑制BmIFV IRES介导的下游的萤火虫荧光素酶基因的表达。进而我们利用piggy Bac转座体系成功构建了含有shRNA-Loop15的可供G418筛选的转基因BmN细胞(T-15i-BmN)。
综上所述,本研究证明了BmIFV的5端序列具有非帽子依赖的IRES功能,且该功能在BmN、Sf9和Tn细胞系中无种属特异性与在家蚕组织中无组织特异性。同时,应用RNA干扰技术能够显著抑制BmIFV的IRES活性,并针对IRES功能序列构建了转基因细胞。