家蚕及BmNPV抑凋亡基因(IAPs)的进化与功能分析
中国昆虫学会 |
2020-06-18 14:30
来源：昆虫科学
杆状病毒是一类专门寄生于无脊椎动物的病毒，尤其是鳞翅目、双翅目和膜翅目昆虫，其与宿主细胞以及机体的相互作用关系决定了杆状病毒感染、复制和致病的分子机制。昆虫没有脊椎动物特有的获得性免疫反应能力，但它们拥有高效的天然免疫反应系统，其中细胞凋亡作为昆虫免疫应答的重要组成部分，而宿主与病毒中凋亡抑制基因（IAPs）的同时存在，暗示着其在宿主和病毒的“斗争”中起着关键作用，也是研究病毒与宿主互作机制的极好切入点。本研究以家蚕IAP基因和家蚕核型多角体病毒（BmNPV）的IAPs基因为对象，探究其功能及相互作用关系。
首先为了分析宿主和杆状病毒IAPs基因的关系，作者在NCBI数据库中搜索已经完成测序的杆状病毒基因组序列，共获得83个杆状病毒IAP蛋白序列；同时以家蚕IAP蛋白为种子序列获得23个昆虫的IAP蛋白。基于获得的106个昆虫和杆状病毒IAPs蛋白序列，用MrBayes软件构建系统发生树，结果表明杆状病毒的IAP1-IAP6蛋白分别聚为一支，具有相对较高的保守性。同时还发现所有昆虫IAPs蛋白均与杆状病毒的IAPs聚在一起，说明它们之间可能存在着基因水平转移。进一步的分析发现，杆状病毒的IAPs基因可能来源于鳞翅目或双翅目昆虫，该结果也与鳞翅目和双翅目昆虫是杆状病毒的主要宿主一致。
为验证家蚕Bmiap基因的功能，作者构建了基于CRISPR/Cas9的敲除载体，转染家蚕BmE-SWU1细胞。结果显示，转染敲除质粒48h后，细胞出现大量的凋亡小体，TUNEL荧光染色后绿色荧光阳性信号增强，Caspase-9和Caspase-3/7的活性升高。以上结果均标志着细胞凋亡的发生，表明Bmiap基因具有抗凋亡作用。为了探究IAPs基因在BmNPV浸染家蚕细胞过程中的功能，分别构建了Bmiap基因和BmNPV iap1，iap2基因的过表达载体和Bmiap的敲除载体，转染家蚕细胞并感染BmNPV, 随后在转录和翻译水平检测了BmNPV vp39基因的表达量，结果表明，Bmiap和BmNPV iap1，iap2均能够促进病毒的增殖。荧光共定位和免疫共沉淀结果显示，BmNPV IAP1和IAP2均能够与BmIAP相互作用。以上结果表明，在BmNPV浸染过程中Bmiap基因可能被BmNPV iaps劫持利用。
综上，本研究发现杆状病毒的IAPs基因可能来源于鳞翅目或双翅目昆虫，进一步证实了Bmiap基因在家蚕细胞中的抗凋亡功能，确定了Bmiap基因能够促进BmNPV的增殖，并揭示了在BmNPV增殖过程中Bmiap基因可能被BmNPV iap1和iap2基因利用以促进其自身增殖。该研究结果可为探明宿主与病毒相互作用的分子基础提供理论依据，同时还可望为家蚕抗BmNPV新品种的培育提供新的靶标和重要的理论支撑。
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Chen, P., Kang, T. T., Bao, X. Y., Dong, Z. Q., Zhu, Y., Xiao, W. F., Pan, M. H. and Lu, C. (2020) Evolutionary and functional analyses of the interaction between the Bombyx mori inhibitor of apoptosis (IAP) and nucleopolyhedrovirus IAPs. Insect Science, 27(3), 463‒474.
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来源：InsectScience 昆虫科学
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