杆状病毒AcMNPV编码的miRNA在病毒感染过程中的作用研究

MicroRNAs (miRNAs) are class of small endogenous (~22-nucleotide) non-coding RNAs (snRNAs) serve unique level of post-transcriptional gene regulation that modulates a range of fundamental cellular processes. Increasing evidence indicates that viruses use miRNAs to manipulate both cellular and viral gene expression to favor infection. Furthermore, viral infection can exert a profound impact on the cellular miRNA expression profile. Emerging evidence reveals that upon infection viruses alter the host transcriptome either by virus-encoded miRNAs or altering the host endogenous miRNAs for their own benefits. The activities of viral miRNAs mainly including autoregulation of viral gene expression, reducing virulence, avoidance of host defenses, and a likely important role in maintaining latent and persistent infections. Several viruses infecting insects have also been shown to encode miRNAs, which play important roles in host-virus interactions, especially subverting host defense responses to assist the replication of viruses. Here, we meant to elucidate how AcMNPV, the model type of baculovirus encoded miRNAs which we have identified influence viral replication and pathogenic potential through their regulation of viral mRNAs or by reshaping cellular gene expression, and try to cast an insight into their diverse roles in the intricacies of host-virus cross-talking.

miRNAs是一类内源性、主要在转录后水平对基因进行调控的小分子非编码RNA，参与调节几乎所有的生物学过程。大量证据显示病毒使用miRNA操控宿主细胞和病毒的基因表达，从而方便自身感染和增殖。而病毒感染也会影响宿主细胞miRNA的表达。病毒miRNA可主动调节病毒自身基因的表达，如降低毒力，规避宿主防御等。部分感染昆虫的杆状病毒也已证明能编码miRNA，它们在宿主病毒的相互作用，特别是改写宿主防御反应以有助于病毒自身复制感染的过程中发挥着重要作用。本申报课题在我们已有的研究工作基础上，进一步研究分析杆状病毒模式株AcMNPV编码的miRNA在病毒感染过程中的作用，对靶基因的调控模式，成功感染致病的机制和意义。这将有助于深入理解杆状病毒与其宿主之间复杂的交互作用关系。

杆状病毒是一类感染昆虫的双链DNA病毒，基因组大小约120-180kbp。杆状病毒在生物技术领域有着广泛的应用，如农业害虫的生物控制，重组蛋白的表达，在哺乳动物细胞中进行的治疗性基因序列的投递等。目前对杆状病毒的研究仍主要集中在基因组学方面，对转录组学和调控性RNA分子如miRNA的研究虽有所起步但相较于其他动物病毒还有很大的研究空间。本项目针对杆状病毒代表株AcMNPV编码的miRNA开展研究，研究内容为：对我们验证的除AcMNPV-miR-1外的其它几条miRNA进行深入的靶基因分析和功能研究，并分析它们在病毒感染过程中的作用模式。通过项目实施，我们进一步明确了AcMNPV编码5条miRNA（包括AcMNPV-miR-1）；明确了这些miRNA既靶向病毒自身的基因，也靶向宿主的基因；它们对靶基因的调控以下调为主要模式，但也存在上调靶基因的个别现象；对病毒自身基因调控的结果通常为降低感染性BV的产量，部分miRNA在病毒感染早期会减少病毒DNA的复制，AcMNPV-miR-1，-miR-2和-miR-3可能在早期病毒粒子BV和晚期病毒粒子ODV的转换过程中发挥作用；大部分有促进晚期病毒粒子增殖的作用；AcMNPV-miR-2有下调宿主的免疫调控相关蛋白的作用。AcMNPV-miR-4通过调节宿主的基因而在内质网和高尔基体的囊泡运输过程中发挥作用，从而影响囊膜蛋白质的成熟，包括病毒的囊膜蛋白。上述研究结果已发表在国际病毒学学术期刊上（J Gen Virol 2篇，Virus Res 1篇）。病毒感染的过程中涉及一系列的基因表达调控事件，其中，病毒编码的miRNA 通常调控宿主的基因以方便入侵及增殖，也常常主动调节病毒自身的基因以降低宿主的防御敏感性从而有利于病毒成功感染和增殖。理解这些调控关系特别是病毒与其宿主之间的调控互作，有助于我们透视杆状病毒感染昆虫宿主的整体进程及机理，为控制昆虫对农林作物的侵害提供坚实的理论基础，同时可为制定相应和有效的生物防治措施提供重要的科学支撑。因此，对感染侵害经济作物的昆虫病毒进行miRNA的表达分析和调控研究，具有理论和应用上的重要科学意义。