家蚕浓核病毒BmDNV-3(中国株)VD_1基因组结构与转录分析

为了进一步认识家蚕浓核病毒BmDNV-3(中国株)VD1基因组的结构和功能,VD1被分离、纯化、克隆到pUC119载体上,完成了基因组全序列的测定。序列分析显示VD1基因组全长为6543个核苷酸,末端拥有224个核苷酸反向重复序列(ITRs)。VD1基因组正链含有3个大的开放阅读框(ORF1-3),负链含有1个大的开放阅读框(ORF4)。比较BmDNV-3的VD1和BmDNV-2(Yamanashiisolate)的VD1基因组全序列,两者同源性为98.4%,并且有107个碱基的替代和1个碱基插入,氨基酸突变集中在VD1ORF3和VD1ORF4。Northern杂交结果显示VD1的左边正链上有1.1kb和1.5kb两个转录本,右边的负链上有一个3.3kb转录本。3′和5′-RACE结果显示1.1kb转录本开始于nt290,结束于nt1437;1.5kb转录本开始于nt1423,结束于nt2931;3.3kb转录本开始于nt6287,结束于nt2922。正链上1.5kb转录本和负链上3.3kb转录本拥有10个核苷酸的3′端的共同序列。研究结果显示该病毒基因转录与已报道的其它浓核病毒存在较大的差异性。

家蚕浓核病毒(中国镇江株)在不同感受性宿主体内的复制

家蚕浓核病毒中国镇江株是一株双生浓核病毒（bidensovirus）。其宿主感染后的病症与典型的家蚕浓核病毒（BmDNV-1伊那株）表现相似，病蚕软化，中肠的圆筒型细胞呈浓核症。该病毒的最大特点是基因组中含有二套DNA分子（VD1，VD2），这两种核酸分子以单链（＋VD1，-VD1，＋VD2，-VD2）线型方式被分开包装在各自的衣壳蛋白中，成为四种病毒体，而且它自身编码DNA聚合酶。有部分蚕品种对该病毒表现完全抗性，即不发病。分别对敏感性家蚕品种（华八35）和抗性家蚕品种（秋丰d）的幼虫进行经口接种病毒。在接种后，从2h到96h分9个时间点，对中肠组织进行取样。以家蚕细胞质肌动蛋白A3（actin A3）基因作为参比基因，用来标定取样组织细胞数。针对VD1和VD2分别设计特异引物，用荧光定量PCR的方法分别检测各个时间点的样品中的病毒基因组VD1和VD2拷贝数。结果表明：无论是在感性还是在抗性宿主体内，家蚕浓核病毒中国株的基因组VD1和VD2在各时间点拷贝数相近，表现出VD1和VD2是同步复制的；病毒侵入两种宿主中肠的初始量（接种后2h）基本相等，每个细胞约为6～10拷贝数。在敏感性宿主体内病毒感染过程表现为潜伏期，指数增长期，平台期。从接种后2h到12h为病毒潜伏期；12h到36h为指数增长期，倍增时间为1．71h，大约扩增15次；36h到96h为平台期，进入平台期病毒的拷贝数达到20万个。在抗性宿主体内病毒处于一种极低水平的增殖，从添毒后2h的6～10拷贝数到96h的150～200拷贝数，病毒复制倍增时间分别为3h和12h，大约扩增5次。推测家蚕对浓核病毒中国株的抗病性，只是一种慢性的带毒不发病的表现。

家蚕感染二分浓核病毒(镇江株)的数字基因表达谱分析

【目的】筛选家蚕与二分浓核病毒(Bombyx mori bidensovirus Zhenjiang strain,Bm BDV-ZJ)感染相关的差异表达基因,鉴定家蚕与病毒感染有关的调控基因,为进一步阐明家蚕抗Bm BDV-ZJ的分子机制提供理论依据。【方法】采用Illumina高通量测序技术,构建家蚕品种JS口服感染Bm BDV-ZJ的数字基因表达谱,为排除个体间差异,以10头蚕作为一个样本用于DGE检测。样本中基因的差异表达检测通过严格的运算法则进行,对差异检验的P值(P value)作多重假设检验校正,通过控制FDR(false discovery rate)来决定P值的域值。本研究中,差异表达基因定义为FDR≤0.001且差异倍数在2倍及以上(|log2ratio|≥1)的基因。采用基因本体论(GO)分类体系确定所有差异表达基因可能的功能。用GO计算P值和bonferoni校正。选用校正P值≤0.05作为基因组显著富集的阈值。WEGO软件用来视化、比较和绘制GO注释结果。利用KEGG数据库进行通路富集分析,进一步确定显著富集代谢途径或信号传导途径,Q值≤0.05的通路指定为DGEs中的显著富集通路。通过q RT-PCR方法对部分差异表达基因进行验证。【结果】感染组和对照组分别得到4 850 663和4 875 307个原始标签,去除低质量标签后,分别得到4 757 934和4 788 406个清洁标签,对应的标签种类数量分别为62 436和63 680种。两个文库间的清洁标签和清洁标签种类的数量在不同拷贝区间分布类似,感染组和对照组样本的测序量分别为3.5 M和3.7 M,测序深度符合试验的要求,两样本的DGE数据是可信的。将这两个DGE数据库的所有清洁标签与家蚕参考基因库进行比对,在对照组与感染组中,分别有36.39%和45.30%的清洁标签可以比对到基因。另有50.02%和43.34%的清洁标签可以比对到家蚕参考基因组,剩余的未知标签分别占清洁标签总数的13.59%和12.35%。共发现了447个差异表达基因,其中306个上调表达,141个下调表达。分别有218、147和179个差异表达基因涉及GO 3个本体中的分子功能、细胞组分和生物过程。利用KEGG公共数据库进行Pathway显著性富集分析,注释到的基因总数为8 473个。447个差异表达基因经鉴定后,其中的330个基因被归类到151个KEGG路径中。差异表达基因显著富集的Pathway(Q值≤0.05)有19个,其中最显著富集的是细胞质中DNA识别通路。挑选了24个差异表达基因进行q RT-PCR验证,其中20个基因的差异表达趋势与DGE的结果一致。其中在DNA识别通路中共检测到9个差异表达基因,BGIBMGA009408-TA、BGIBMGA004913-TA、BGIBMGA011753-TA均为编码RNA聚合酶III的基因,表达量均上调,是对照组的4.3、2.3、3.4倍。【结论】构建了3龄家蚕JS感染Bm BDV-ZJ后28 h感染组及对照组幼虫的数字基因表达谱,Pathway显著性富集分析和q RT-PCR验证显示,家蚕感染Bm BDV-ZJ后可能通过启动胞质内DNA识别通路来感应入侵病毒的异源DNA成分并迅速启动天然免疫抵御Bm BDV-ZJ病毒感染,为研究Bm BDV-ZJ侵染家蚕和家蚕抵御Bm BDV感染的分子机制打下了基础。

家蚕二分浓核病毒DNA聚合酶基因启动子P97的研究

家蚕浓核病毒2型(BmDNV-2)已被正式命名为家蚕二分浓核病毒(BmBDV),该病毒致使家蚕罹患浓核病。BmBDV是目前已知唯一能够编码DNA聚合酶的ssDNA病毒,DNA聚合酶的表达对该病毒复制至关重要。使用双荧光素酶报告系统检测BmBDV DNA聚合酶基因启动子P97的活性以及病毒潜在的调控蛋白或宿主的互作蛋白对P97的调控作用。BmBDVDNA聚合酶翻译起始位点上游286 nt序列具有启动子活性,但其活性比病毒非结构蛋白NS1基因启动子P5的活性弱。共转染瞬时表达病毒的NS1蛋白使P97启动子活性降低,而病毒的结构蛋白VP则可提高P97启动子活性;宿主家蚕的转录因子Twist蛋白的表达能够提高P97启动子的活性,但其调控作用较小。

家蚕二分浓核病毒NS1蛋白单克隆抗体的制备及其特异性验证

家蚕二分浓核病毒(Bm BDV) NS1蛋白是一个与病毒复制相关的多功能蛋白。为获得NS1蛋白的单克隆抗体,设计并合成了12条NS1蛋白的抗原表位肽段,分别免疫BALB/c小鼠,取其脾细胞与SP2/0细胞融合,获得了18株能分泌抗体的阳性杂交瘤细胞。在大肠埃希菌中表达NS1作为抗原,通过Western blot对所获得的单克隆抗体进行验证。结果表明,由8/C278细胞株获得的单克隆抗体能特异识别重组的NS1蛋白,所用抗原表位序列为DIPPEEYRELRT。利用该抗体能检测到Bm BDV感染家蚕中肠组织中NS1蛋白的表达。该研究为深入探索NS1蛋白的功能打下了基础。

家蚕二分浓核病毒VD1-ORF4基因截短多肽的表达和抗体制备

通过PCR扩增家蚕二分浓核病毒(Bombyx moribidensovirus,BmBDV)VD1-ORF4基因序列中的两个DNA片段,将测序正确的两个目的片段分别亚克隆到原核表达载体pET-30a上,通过不同浓度的IPTG对含有重组质粒的大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导,对诱导产物进行SDS-PAGE和Western blot分析。结果表明,这两个截短多肽都获得了表达,其N-端融合有6个组氨酸。将割胶纯化的蛋白多肽与佐剂充分研磨,以研磨后的匀浆液对昆明小鼠进行皮下多点注射。获得的抗血清分别对原核诱导表达产物进行Western blot分析,结果表明,在特定的位置都能杂交到一条特异的蛋白带,表明制备的两个多抗能为深入研究VD1-ORF4基因的功能提供基础。

家蚕二分浓核病毒ns1基因序列的改造、表达和鉴定

探讨翻译起始区(TIR)部分密码子发生同义突变后,对家蚕二分浓核病毒(BmBDV)ns1基因表达的影响,以及对BmBDV NS1蛋白毒性进行鉴定,设计特异性上游引物,对BmBDV ns1基因中第3、4、9和10个密码子进行同义突变,利用原核表达系统对野生型和改造后的ns1序列进行表达,通过SDS-PAGE电泳对这两种序列的表达产量进行分析。利用Protein Iso^(TM)GST Resin从超声破碎的菌液上清中纯化融合有GST的NS1蛋白,进而对纯化的靶蛋白在细胞水平和家蚕体内进行毒性分析。结果表明:TIR突变后的BmBDV ns1序列,其与野生型序列的表达产量之间没有明显差异;BmBDV NS1蛋白具有抑制细胞增殖和诱导家蚕致死的生化活性。

家蚕二分浓核病毒的起源及进化

家蚕二分浓核病毒(Bombyx moribidensovirus,BmBDV)是一种二分DNA病毒,主要侵染家蚕中肠组织的柱状细胞,引发家蚕浓核病。该病毒与细小病毒科的浓核病毒在病毒粒子和基因组结构上有很多相似之处,但是又具有编码DNA聚合酶以及分子质量较大的次要结构蛋白的功能。通过对BmBDV基因序列进行同源性分析以及对其功能进行预测,分析该病毒的可能起源。结果显示,BmBDV病毒基因组VD1链的非结构蛋白基因ns1和主要结构蛋白基因vp起源于细小病毒中的单义浓核病毒;VD1可能从真核生物自合成DNA转座子--波林顿转座子(Polintons)中获得了DNA聚合酶基因。VD2链的非结构蛋白基因ns3与杆状病毒中的颗粒体病毒(Granulovirus)和细小病毒的双义浓核病毒(Ambidensovirus)同源;次要结构蛋白基因mcp起源于双链RNA呼肠孤病毒。家蚕二分浓核病毒复杂的进化历程揭示了物种间基因转移对新病毒产生的重要性。

利用优化改造的家蚕杆状病毒表达系统提高NS1表达产量

为优化家蚕杆状病毒表达系统,提高外源基因的表达产量。文中通过同源重组技术,用串联的氯霉素基因(Cm)表达盒和绿色荧光蛋白基因(egfp)表达盒将其替换,从而获得Chitinase和Cystein Protease两个基因缺失的家蚕杆状病毒载体。通过转座,将多角体启动子控制的家蚕二分浓核病毒(Bm BDV)ns1基因表达盒,定点插入到改造后的该分子载体中。将重组载体转染Bm N细胞,获得能表达家蚕二分浓核病毒(Bm BDV)NS1的缺失型重组病毒;另外,将多角体启动子控制的ns1基因转座到野生型Bm-bacmid中,获得能表达Bm BDV NS1的野生型重组病毒。将这两种病毒分别皮下注射家蚕,对感染后的家蚕血液中NS1表达水平进行比较,发现缺失Chitinase和Cystein Protease重组病毒感染的家蚕血液中,NS1的表达量是对照组的3倍,从而建立了一种高效表达可溶性NS1蛋白的方法,为靶蛋白的结构与功能研究奠定基础。

创建可视化的家蚕杆状病毒表达系统表达家蚕二分浓核病毒非结构蛋白NS1

重组杆状病毒感染昆虫细胞是表达外源蛋白常用的一种方法。为有效鉴定转染的细胞中是否产生了重组病毒粒子,对质粒pFastBacI进行改造,构建了极早期基因ie1启动子控制的绿色荧光蛋白egfp基因表达盒,以及多角体基因启动子控制的外源DNA的一个通用型双表达载体;通过酶切、连接的方式,将家蚕二分浓核病毒ns1基因连接到多角体启动子下游;在转座酶的介导下,该供体质粒上部分序列可转座到穿梭载体Bm-Bacmid上,进而构建可同时表达egfp和ns1基因的重组杆粒。将构建的该重组杆粒DNA转染BmN细胞,通过观察可视化的绿色荧光信号,可迅速判定转染后的细胞中重组病毒粒子产生的情况,收集转染后的细胞培养上清,将其感染BmN细胞,对感染4 d后的细胞总蛋白进行Western blotting分析,结果表明能杂交到一条36 kDa大小的特异蛋白,表明NS1蛋白成功获得了表达,进而为深入研究ns1基因的功能奠定了基础。

家蚕二分浓核病毒感染家蚕后的释放动态研究

【目的】研究家蚕二分浓核病毒(Bm BDV)感染家蚕后不同时间段内释放到环境中的病毒量,为通过蚕沙快速检测病毒提供方法和依据。【方法】选取家蚕二分浓核病毒基因组节段VD1上的ns1基因和VD2上的ns3基因中的一小部分片段,分别克隆到p MD18-T载体上,制备标准品质粒,并用实时荧光定量PCR的方法绘制ns1和ns3的标准曲线。通过检测Bm BDV感染5龄家蚕后不同时间蚕沙中的病毒量来衡量释放到环境中的病毒的变化动态。【结果】在病毒感染家蚕第3天,大量的病毒随蚕沙释放到环境中,每微克蚕沙中约含1.38×106个VD1,6.54×105个VD2;从感染后第5天开始,释放到环境中的病毒量呈指数型增加;第7-8天病毒的释放量到达一个平台期,此时每微克蚕沙中约有2.12×107个VD1,1.34×107个VD2。普通PCR结果也反应出了类似的病毒释放动态。【结论】根据Bm BDV感染家蚕后的释放动态,推测病毒的复制周期约60 h。利用实时荧光定量PCR检测蚕沙中的Bm BDV,能简单、快速、准确地诊断病毒的感染。

家蚕二分浓核病毒VD1-ORF4基因在两类表达系统中的表达分析

[目的]为获得家蚕二分浓核病毒(Bm BDV)VD1-ORF4编码的可溶性蛋白,对该序列在两类表达系统中进行表达。[方法]在原核系统中,将靶基因克隆入载体p MAL-c2X中,使麦芽糖标签序列与靶基因5’端融合,将融合后的重组质粒转化大肠杆菌BL21,进而对其进行IPTG诱导,对诱导后的表达产物进行Western blotting分析;在真核表达系统中,以笔者实验室改造的Ac-Bacmid为分子载体,通过转座,将多角体启动子控制的VD1-ORF4表达盒定点插入到载体中,在脂质体的介导下,将整合型重组杆粒转染Sf-9细胞,将转染上清感染Sf-9细胞,并对其总蛋白进行Western blotting分析。[结果]在两类表达系统中,都只鉴定到Bm BDV VD1-ORF4部分序列的表达,其融合表达产物大小都约70 kDa。[结论]获得Bm BDV VD1-ORF4截短蛋白,为其功能研究奠定基础。

家蚕二分浓核病毒NS1蛋白的表达及定位

[目的]在Bm N细胞中表达家蚕二分浓核病毒(Bombyx mori bidensovirus,Bm BDV)非结构蛋白NS1,并分析其亚细胞定位。[方法]在病毒非结构蛋白NS1基因5'端加上kozak序列、3'端融合Flag标签序列;将重组序列克隆至昆虫细胞表达载体pIBV5/His上,转染BmN细胞,通过Western blot和免疫荧光检测NS1蛋白的表达和亚细胞定位。[结果]PCR和酶切鉴定显示重组表达载体构建正确;Western blot检测到一条大小约37 kDa的特异条带,免疫荧光分析显示表达的蛋白主要定位于细胞核中。[结论]构建的真核表达质粒能在BmN细胞中稳定表达NS1蛋白,该蛋白主要定位在细胞核中。