杆状病毒口服感染分子机制的研究

杆状病毒是昆虫特异性病毒，在生物防治等领域有重要的应用价值。包涵体来源病毒粒子（ODV）介导的口服感染，作为杆状病毒感染昆虫的第一步，对病毒的成功感染和宿主专一性起到了决定性作用, 然而其分子机理尚不清楚。已发现杆状病毒编码6种口服感染必需因子PIFs, 它们的同源蛋白也存在于其它无脊椎动物病毒，预示口服感染是一个有悠久进化史的重要入侵机制。我们前期分析了棉铃虫病毒（HearNPV）ODV的结构蛋白质组成，鉴定了HearNPV口服感染因子，发现PIFs以复合物的形式存在，并初步获得了与PIFs相互作用的棉铃虫宿主蛋白。本课题拟在上述基础上，以HearNPV为对象，从PIFs的结构与功能、PIF复合物的结构及其剪切激活机制、口服感染相关的宿主蛋白等三方面进行深入研究，预期将揭示病毒结合蛋白、膜融合蛋白，参与口服感染的宿主因子，以及它们之间的相互作用关系，进而揭示杆状病毒口服感染的分子机理。

口服感染因子（PIFs）在多个科的无脊椎动物大DNA病毒中保守存在，介导了一种尚未揭示的重要病毒入侵机制。本项目以杆状病毒为研究对象，系统研究了杆状病毒PIFs的结构与功能、PIF复合物的组成及激活过程，以及参与口服感染的宿主蛋白，取得了一系列重要的原创性成果：1)在PIFs的结构与功能方面，通过系统的比较蛋白质组学及蛋白定位研究，发现具有口服感染功能的病毒粒子ODV含有11种特异性的囊膜蛋白，其中7个为已知的PIFs, 4个为潜在的口服感染相关因子；进而深入解析了7种ODV囊膜蛋白和PIFs的结构与功能；发现PIF蛋白具有严格的宿主特异性，为杆状病毒较窄的宿主范围提供了一种合理解释。2)在PIF复合体的组成及碱性激活机制方面，首次鉴定出完整的PIF复合物(~500 kDa)由9个PIF蛋白所组成；揭示了PIF复合物的重要功能在于维持PIFs在中肠碱性环境下的结构稳定；发现两种PIF蛋白（PIF0和VP91）在ODV入侵过程中发生剪切激活。3)在与口服感染相关的宿主因子方面，系统筛选了6个候选宿主因子与PIF的相互作用，发现中肠氨肽酶APN1和APN3与PIFs存在相互作用；进一步通过CRISPR/Cas9技术基因敲除和病毒感染实验，揭示了APN1不是杆状病毒主要的中肠细胞受体。上述研成果全面揭示了PIFs介导的杆状病毒口服感染机制，对于推动无脊椎动物DNA病毒的入侵机制研究具有重要意义。在项目执行期间，项目负责人胡志红研究员当选国际无脊椎动物病理学会副主席(2016-2018)、入选“万人计划”第一批百千万工程领军人才(2014)，并获得国家自然科学基金创新群体资助；项目成员获得多项人才计划奖励，形成了一支具有持续创新能力的优秀团队。截止目前，共发表项目标注SCI论文15篇。