家蚕蛋白质糖基化在BmNPV入侵过程中的分子作用机制

Glycosylation, one of the most diverse and important post-translational modifications, plays vital roles in many biological processes. Glycans are structurally diverse and complex, and exist only in sub-micro scales in nature, however, glycan recognition is crucial to host-pathogen relationship. Bombyx mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV) infection is a major disease in the silkworm industry, and the infection mechanism remains to be solved. Previous studies indicate that silkworm glycans play important roles in BmNPV virus infection, therefore, we propose to use silkworm as a model system, aiming at deciphering its glycome and observing glycomic differences between silkworm BmNPV susceptible and resistant strains. We aim to explore the synergetic roles of glycosylation in the virus infection process and discover the key glycans that are involved in this process. Accomplishment of this project will benefit the construction of the silkworm glycome database, and provide deeper understandings on the relations between glycosylation and animal defenses against viruses, not only for the silkworm, but also for higher order organisms.

糖基化（glycosylation）是生物体内最为普遍也是最为重要的翻译后修饰之一，在各类生命过程中扮演着重要角色。糖链（glycan）通常结构复杂、同分异构体繁多，且在自然界中丰度很低，然而糖链的识别对于宿主-病原体的相互作用至关重要。家蚕核型多角体病毒（BmNPV）是一种感染性极强、危害性极其严重的病毒，目前对该病毒入侵的具体分子机制研究仍然缺乏。前期研究发现糖基化在BmNPV病毒入侵过程中起到关键作用，因此，本课题拟以家蚕为模型，通过高通量分析和表征家蚕糖链结构和组分，并对其BmNPV感性和抗性品系、及病毒感染后虫体蛋白质糖基化的差异进行实时监测，揭示病毒入侵过程中起关键作用的糖链，探索糖基化对个体抗病毒性能的影响。本项目的完成将能够建立和健全家蚕蛋白质糖基化数据库，为研究家蚕等生命体蛋白质糖基化与病毒之间的相互作用机制奠定科学的理论基础。

家蚕是一种重要的经济昆虫，也是分子生物学的模式生物之一。家蚕极易感染家蚕核型多角体病毒（Bombyx mori nulcear polyhedrovirus， BmNPV），是蚕业的一种重大的传染疾病，该病占蚕病引起的蚕茧损失大约在60%以上，对蚕业危害极大。目前BmNPV的感染无法预防也难以控制，主要原因在于对其感染家蚕的分子机制尚不清楚。因此，解析病毒对家蚕的分子作用机制能为家蚕多角体病毒的防治提供有效的信息。糖基化是真核生物中普遍存在的一种翻译后修饰。研究表明，糖基化修饰在细胞的生长发育，信号传导，免疫识别，细胞凋亡等许多活动中发挥着重要作用。绝大多数病毒，包括BmNPV病毒复制周期的第一步是通过锚定细胞表面受体从而进入细胞内部的，而在很多情况下，这些细胞表面受体即为糖复合物。目前昆虫糖基化的研究还在初始阶段，其糖基化的结构以及在病毒感染过程中的功能机制都还不清楚。. 本项目建立和完善了家蚕蛋白质糖基化数据库，为研究家蚕等生命体蛋白质的糖基化与病毒之间的相互作用提供科学的理论基础。我们首次报道了家蚕全蛋白组的糖基化修饰，揭示了家蚕具有普遍的、丰富的蛋白糖基化修饰。此外，我们发现家蚕感染质型多角体病毒后，包括跨膜糖蛋白信号序列受体和整合素β在内的约40种蛋白质的糖基化水平发生了显著变化，表明蛋白质糖基化修饰参与了病毒感染诱导的家蚕天然免疫反应。我们建立了家蚕系统糖基化图谱，报道了家蚕对BmNPV感性和抗性品系的总N-和总O-糖蛋白，对丰富了模式昆虫的糖基化数据库。我们的结果表明，感性和抗性品系家蚕拥有独特的糖蛋白，对深入研究糖蛋白在病毒感染过程中的作用机制提供了科学依据。此外，我们在研究中发现，神经酰胺脂类在家蚕对BmNPV的感染和免疫应答机制中起重要作用，其中，葡萄糖神经酰胺在添加BmNPV病毒之后丰度有了显著的升高。我们的研究结果为解析宿主糖基化与其抗病毒活性、病毒感染后的免疫应激反应之间的关系奠定了基础。