家蚕核型多角体病毒基因组复制受宿主分子伴侣HSC/HSP70调控的机制

Previously, it was found that, expression of host heat shock cognates/proteins 70 (HSC/HSP70s) and accumulation of aggregates/aggresomes were induced during the course of infection by Bombyx mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV). Inhibition of expression of HSC/HSP70(s) by quercetion decreased markedly the production of viral genomic DNA, indication an important role of HSC/HSP70 in genome replication of baculovirus. However, little is known about it. It was inferred that, these proteins associated with genomic replication were regulated by HSC/HSP70s, resulting in effective replication of BmNPV genome. Firstly, in this study, the component of aggresome will be determined by mass spectrometry and the interactions between HSC/HSP70(s) and other proteins will be elucidated. Besides, we will address some issues, such as enzymatic characteristics, traffic, degradation, replication complex assembly, of proteins associated with BmNPV genomic replication. The host HSC/HSP70 may represent a therapeutic target for controlling BmNPV production. The results of this study may offer a beacon of hope to prevent the infection of BmNPV.

宿主细胞热休克蛋白70(HSC/HSP70)在杆状病毒基因组复制过程中起重要作用，但机制不详。前期实验中，我们发现：家蚕核型多角体病毒（BmNPV）的感染能诱导细胞HSC/HSP70(s)的表达和聚集物（体）的积累；在含HSC/HSP70抑制剂Quercetin的生长环境下，HSC/HSP70(s)的诱导表达受到抑制，BmNPV基因组（v-DNA）产量显著降低。我们推测：诱导表达的HSC/HSP70(s)精细地调控着BmNPV v-DNA复制相关蛋白的生物学行为，是v-DNA有效进行复制的新机制。本项目以家蚕HSC/HSP70(s)蛋白为切入点，分析聚集体的蛋白组成，深入研究HSC/HSP70(s)与其它蛋白之间的相互作用，及对v-DNA复制相关蛋白的酶学活性、转运、稳定性、复制复合物组装等方面的影响，以证明我们的假说。此研究将为BmNPV病的防治提供新思路和新靶点。

热休克蛋白70(HSC/HSP70)是细胞分子伴侣系统的重要组成部分，在杆状病毒基因组复制过程中起重要作用，但机制不明。本项目以HSC/HSP70为主线，开展了如下研究：.①家蚕基因组共编码11个HSC/HSP70，但只有其中之一即BGIBMGA002381-PA的表达受BmNPV感染的影响，研究表明BmNPV感染能促进BGIBMGA002381-TA的转录。在0-24 h p.i.，HSC/HSP70s主要定位于细胞质中；在24 h p.i.以后，HSC/HSP70s往细胞核中转移，并参与多角体的形成。用Quercetin抑制HSC/HSP70活性后，BmNPV表达的ODV结构蛋白不能正常入核，多角体蛋白的表达量和多角体产量亦显著减少。.②BmNPV感染细胞后，细胞质中出现大量斑点状结构。这种斑点状结构具有明显的聚集物(体)的特征，即它们的形成依赖于细胞微管，与HSC/HSP70、泛素蛋白共定位，并招募线粒体。BmNPV表达的多个结构蛋白与聚集物(体)共定位，表明聚集物(体)的形成是因为病毒粒子感染的引入和病毒基因的表达。纯化聚集物(体)，用质谱技术对其蛋白组成进行分析，鉴定到1320种蛋白，其中病毒蛋白52种，其余为宿主蛋白。在这些宿主蛋白中，鉴定到9个HSC/HSP70和1个HSP90。进一步分析发现了与蛋白聚集有关的隔离体蛋白1(sequestosome 1，SQSTM1，又名p62。SilkDB：BGIBMGA002620-PA)和自噬体标记蛋白GABARAP (SilkDB: BGIBMGA011783-PA)，表明BmNPV感染形成的聚集物(体)可能与蛋白隔离和自噬有关。.③对家蚕p62的生物学功能进行了初步的研究。在细胞中过表达p62，再感染BmNPV时，将导致多角体蛋白的量降低，呈现多角体的细胞数亦显著减少，表明宿主细胞表达的p62具有一定的抗病毒活性。我们研究了细胞自噬对BmNPV感染的影响，发现加入3-methyladenine抑制细胞自噬后，多角体蛋白的多聚化和/或翻译后修饰程度显著降低，细胞核中形成的多角体数量亦显著减少。. 病毒与宿主之间的相互博弈关系是一个非常有趣的生物议题。本项目发现BmNPV和家蚕在自噬通路上的博弈关系。阐明这种关系具有非常重要的科学意义和运用价值。