杆状病毒感染诱导的宿主细胞核纤层解聚对病毒侵染增殖的影响

Baculoviruses are important microbial insecticides. A typical baculovirus infection produces two forms of virions which are responsible for the initial infection and the spread of the infection within susceptible tissues, respectively. However, the mechanism of the morphogenesis of these virions remains unknown. It has been proposed that the morphogenesis of both virions involves a budding process at the nuclear membrane and requires a more fluid nuclear membrane. Thus, we proposed that the disruption of the nuclear lamina which maintains the architecture of the nuclear membrane is required for the morphogenesis of both virions, and provided the first evidence of baculovirus infection-induced disruption of the nuclear lamina. In this project, we plan to identify the related protein kinases, virus-encoded other proteins, and the phosphorylation sites of lamins, to reveal the mechanism by which baculovirus induces the disruption of the nuclear lamina. The identified virus-encoded protein kinases and other proteins will be knocked out, the protein kinase activity of host cells will be inhibited, and the phosphorylation sites of lamins will be mutated to block the disruption of the nuclear lamina to further investigate its effect on viral replication. This study will reveal insights on the mechanism of viral replication and benefit the proper application and the genetic modification of baculovirus insecticides.

杆状病毒是一种重要的微生物杀虫剂，在其生活周期中可产生两种不同类型的病毒粒子，分别负责对昆虫的起始感染和在虫体内的扩散，但它们的形成机理至今未阐明。目前已知这两种病毒粒子在装配过程中均需在核膜出芽，且均需核膜的流动性增强，由此我们提出维持核膜形态的核纤层的解聚同时影响两种病毒粒子形成的推测，并在国际上首次通过实验证实杆状病毒的感染能诱导宿主细胞核纤层的局部解聚，但核纤层解聚的具体机理及其对病毒侵染增殖的影响仍未知。本项目拟通过鉴定相关的蛋白激酶和其他病毒蛋白，分析核纤层蛋白的磷酸化位点，研究揭示杆状病毒感染诱导核纤层解聚的分子机理，并进一步通过敲除病毒的相关蛋白激酶或其他蛋白，抑制宿主的相关蛋白激酶的活性，或者突变核纤层蛋白的相应磷酸化位点来抑制核纤层的解聚，分析核纤层解聚对病毒侵染增殖的影响，为进一步揭示杆状病毒的侵染增殖机理并为科学利用和遗传改良杆状病毒杀虫剂奠定重要的理论基础。

杆状病毒是一种重要的害虫生防微生物，其最显著的特征是具有双相复制周期，在一个生活周期同时产生两种不同形态和功能的病毒粒子，分别负责病毒在虫体内的扩散以及虫体间的传播，但这两种病毒粒子的形成机理至今未阐明。已知这两种病毒粒子的装配过程均需经历从核膜的出芽，而核膜内侧的核纤层对核膜起固定和支撑作用。我们的前期研究发现杆状病毒的感染能诱导宿主细胞核纤层蛋白的磷酸化程度升高，并导致核纤层发生解聚，但核纤层的解聚对杆状病毒侵染增殖，尤其是两种病毒粒子形成的影响仍未知。本项目综合应用病毒学、分子生物学、蛋白质组学、免疫组化等实验技术对此展开研究，筛选鉴定参与杆状病毒诱导的核纤层解聚的蛋白激酶及其他病毒蛋白，以及核纤层蛋白的关键磷酸化位点，在此基础上，抑制核纤层的解聚，分析其对病毒复制的影响。项目的研究结果显示病毒的蛋白激酶PK1以及宿主细胞的蛋白激酶PKC均参与了杆状病毒诱导的宿主细胞核纤层的解聚，除了蛋白激酶，杆状病毒编码的其他蛋白质也参与了核纤层的解聚。同时，本项目还鉴定出核纤层蛋白上介导杆状病毒诱导的核纤层解聚的关键磷酸化位点，并构建了该位点模拟去磷酸化突变的重组病毒。通过对该重组病毒的研究发现抑制核纤层的解聚影响杆状病毒的复制，降低感染性芽生型病毒粒子的产量。本项目的研究结果不仅为揭示杆状病毒的复制机理奠定重要的理论基础，为全面理解无脊椎动物病毒与宿主的互作提供重要线索，而且可为遗传改良杆状病毒杀虫剂提供理论指导。