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杆状病毒AcMNPViap基因功能及分子机理的研究

曾宪东  
【摘要】: 细胞凋亡是宿主细胞防御病毒入侵的重要策略,同时进化过程中病毒也获得了相应的调节细胞凋亡的机制。杆状病毒是最早发现参与调节宿主细胞凋亡的病毒之一,对于杆状病毒的凋亡调节基因的研究大大加深了对病毒与宿主细胞相互作用以及细胞凋亡的分子机制的认识。杆状病毒编码的凋亡抑制基因主要有三类,即p35、p49和iap(inhibitor of apoptosis)。P35蛋白作为多种caspase的底物自杀性抑制剂是一个广谱的强而有效的凋亡抑制因子,P49是P35的同源体,而分布广泛的iap基因家族已经成为了新的研究热点,但仅有少数几个杆状病毒iap基因的功能得到鉴定。 苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒(Autographa california nucleopolyhedrovirus,AcMNPV)是杆状病毒的模式种,它编码一个p35基因以及两个功能尚未证实的iap基因。缺失p35 AcMNPV能诱导其AcMNPV敏感的草地贪夜蛾(Spodoperta frugiperda)Sf细胞凋亡,利用该系统鉴定了多个凋亡抑制基因,如Cp-iap和Op-iap。在本实验室的研究发现缺失p35的AcMNPV与野生型病毒一样能完全抑制棉铃虫核多角体病毒(Helicoverpa armigera NPV,HearNPV)诱导的Tn-Hi5细胞凋亡,推测iap1与iap2是功能性的凋亡抑制基因。瞬时表达分析研究证实了AcMNPV IAP1与IAP2均功具有抑制细胞凋亡的功能。由于AcMNPV与HearNPV共感染不仅抑制了HearNPV诱导的Tn-Hi5细胞的凋亡,而且能拯救HearNPV在Tn-Hi5中的复制,为此构建了分别表达AcMNPV p35、iap1与iap2的重组HearNPV,感染试验发现重组病毒诱导的凋亡显著下降且极晚期启动的egfp基因获得表达,而且用电镜观测到了重组病毒在Tn-Hi5细胞均产生的病毒粒子。为了进一步探讨AcMNPV IAPs在Tn-Hi5细胞中起作用的机制,我们表达了IAP2以及两个源自昆虫细胞的效应caspase,即Bm-caspase-1和Tn-caspase-1,体外活性分析表明了原核表达的Bm-caspase-1能够自我激活并可以激活酶原形式的Tn-caspase-1,而且IAP2可抑制Bm-caspase-1的蛋白酶活性。本研究首次证实了AcMNPV的IAP1/2作为功能性的凋亡抑制蛋白发挥作用,也进一步揭示了凋亡抑制子IAP家族蛋白功能和作用机制的细胞特异性。


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