杆状病毒

1AnthonyS,etal.Virology,1998;240:1382张玉勤1国外医学情报,2000,11:133SamaranayakeLP,etal.BrDentJ,1996;180(7):264～2664LeroyEM,etal.Lancet,2000;355(9222):2210～22155TomoriO,etal.JInfectDis,1999;1:98～1016BrainHH,etal.JVirol,1999;73:34917ChanSY,etal.JGen2Virol,2000;81Pt92155～92159埃博拉病毒艾滋病的概述参考文献曾毅：爱滋病的流行趋势、研究进展及遏制策略联合国2008全球艾滋病流行状况报告，中国感染人数上升医学、营养药膳学：营养干预可明显延缓艾滋病发病艾滋病的感染治疗和预防解析艾滋病获得性免疫缺陷综合症：艾滋病检测中心文献艾滋病检测中心中医治疗艾滋病洁爱网４．钱晖刘继林黄诒森，生命的化学，2001年21卷2期，134—136．５．ＣａｒｔｅｎＷ，ＫｌｅｎｋＨＤ．Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｉｎｆｌｕｅｎｚａｖｉｒｕｓｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ．ＴｒｅｎｄｓｉｎＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，１９９９，７（３）：９９－１００杆状病毒微生物教研组郑方亮杆状病毒简介杆状病毒是节肢动物的病源病毒，其天然宿主主要是鳞翅目、膜翅目和双翅目的昆虫，还有少数杆状病毒可以感染甲壳纲的节肢动物，目前已从超过800种昆虫体内分类鉴定出了600多种杆状病毒。棉铃虫棉铃虫单粒包埋核型多角体病毒（Helicoverpaarmigerasinglenucleocapsidnucleopolyhedrovirus，HaSNPV）Baculoviridae杆状病毒科SNPVMNPVBaculoviridae组I组IINPVGVAcMNPVOpMNPVBmMNPVLdMNPVSeMNPVHaSNPV杆状病毒的分类NPVNucleopholyhedrovirus核型多角体病毒属GVGranulovirus颗粒体病毒属PolyhedrinPEPOcclusionbody出芽型病毒粒子Buddedvirus(BV)包涵体来源型病毒粒子OcclusionDerivedvirus(ODV)BVSpecificComponentsODVSpecificComponentsGP64(Fprotein)FGFP6.9VP39VP80P78/83FP25KVP91VP1054BV/ODV-C42BV/ODV-E26Vlf-1PCNAODV-E18ODV-E25ODV-E35ODV-E56ODV-E66P74PIF-1PIF-2PIF-3杆状病毒的结构杆状病毒的感染周期中肠围食膜几丁质蛋白质糖蛋白杆状病毒的感染周期BV通过内吞进入细胞1.病毒粒子联结到宿主细胞受体2.宿主细胞质膜的内陷3.含有病毒粒子的内吞泡的形成4.内吞体的酸化5.病毒囊膜融合蛋白的活化6.病毒囊膜与内吞体膜的融合7.病毒核衣壳向蛋白质的释放杆状病毒基因组杆状病毒的基因分类杆状病毒的结构蛋白基因与病毒的转录和复制相关的基因杆状病毒其它功能基因杆状病毒基因表达的时序性杆状病毒基因的表达具有时序性，据此可以将杆状病毒的基因分为两大类，即早期基因（earlygenes）和晚期基因（lategenes）。早期基因是指表达发生在病毒DNA复制之前的基因，它又可细分为极早期基因（immediateearlygenes）和早滞期基因（delayedearlygenes），或叫β-时相基因（β-phasegenes）。晚期基因是指那些在病毒DNA复制开始或之后才表达的基因，又可分为晚期基因（lategenes）和极晚期基因（verylategenes）。杆状病毒基因表达的这种时序性调节可用级联调节模型（regulatorycascademodel）进行解释，因为目前大多数证据表明，病毒基因的时序表达是通过时序之前的一组病毒基因的表达产物，直接地或间接地反式激活（trans-activeate）其时序之后的一组病毒基因的转录，因而调节主要发生在转录水平上。病毒基因表达早期基因的表达早期时相向晚期基因表达的过渡晚期基因的表达早期基因的表达早期基因的转录是由宿主RNA聚合酶Ⅱ介导的。早期基因迅速表达以满足病毒复制周期所需条件：控制宿主细胞的代谢机器为病毒DNA复制提供必需条件突破或阻断宿主细胞防御机制提供下一时相病毒基因表达所需基因产物早期时相向晚期基因表达的过渡杆状病毒早期基因表达时相向晚期基因表达时相过渡的特征是病毒DNA的复制，病毒诱导的RNA聚合酶的活化及宿主转录的明显抑制。晚期基因的表达杆状病毒感染晚期时相最为显著的特征是晚期基因的转录。晚期基因产物分为两类病毒粒子结构蛋白病毒释放相关蛋白杆状病毒分子生物学研究的实践意义杆状病毒杀虫剂的研究杆状病毒表达系统杆状病毒作为基因治疗的载体杆状病毒杀虫剂的研究杆状病毒杀虫剂作为农作物、森林害虫防治的新型安全的生物农药，已经得到了人们的重视。与传统的化学农药相比，杆状病毒对宿主昆虫具有高度的病原性，对非靶生物十分安全，能够在环境中长期存活，对人、畜及其他脊椎动物无害，不污染环境，能和其他化学农药混合使用，同时具有防效时间长、使用方便等优点，所以早在1973年就已被联合国粮农组织和世界卫生组织推荐作为化学农药的理想替代品。杆状病毒杀虫剂的缺点毒性小，见效慢杀虫谱窄生产困难稳定性差持续能力差注册困难杆状病毒表达系统LacZ::attTn7卡那霉素Mini-F复制子外源基因病变、外源基因表达健康细胞杆状病毒表达系统的优点超强启动子：杆状病毒ph和p10基因是两种超量表达的基因，其中ph基因的表达产物在病毒感染的晚期可达到细胞蛋白质总量的25%-50%。杆状病毒表达系统具有蛋白质的修饰功能，经杆状病毒表达系统所产生的蛋白质，比原核系统所表达的蛋白质更能保证其生物活性，这是因为昆虫细胞具有大部分哺乳动物细胞所具有的翻译后修饰功能，例如磷酸化、乙酰化和胺酰化等；只是在糖基化途径上昆虫细胞与哺乳动物细胞有所差别，目前也可以通过构建表达特殊糖基化酶的转基因细胞系来克服这一缺点；杆状病毒是无脊椎动物病毒，对人畜无害，其生产相当安全；可以表达多价蛋白。目前昆虫细胞/杆状病毒系统已经成为真核外源基因表达的最常用工具之一。杆状病毒作为基因治疗的载体杆状病毒的基因组最大可以携带38kb的外源DNA；而且体内和体外实验都显示杆状病毒可以携带大的外源DNA片段高效地进入多种哺乳动物细胞。杆状病毒在哺乳动物细胞内不复制也不会引起细胞病变，但携带的外源基因可以在被哺乳动物细胞识别的启动子下高效表达，可望成为有效的基因治疗载体。杆状病毒的结构蛋白基因Braunagel等运用多种蛋白质组学的方法检测了AcMNPVODV粒子的蛋白质组成[23]。研究发现AcMNPV的ODV粒子中至少有31种蛋白是由病毒自身编码的，其中存在于囊膜上的蛋白有10种，它们分别是BV/ODV-E26，Fprotein，ODV-E66，ODV-EC27，ODV-E25，ODV-E18，ODV-E56，P74，GP41，P91；属于衣壳成分的蛋白有11种，它们分别是P78/83，PCNA，VP1054，FP25K，Vlf-1，VP39，P6.9，BV/ODV-C42，P87，P24，ODV-EC27；其它11种蛋白(包括DNApol，LEF-3，HCF-1，Helicase，IE1，P43，ORF66，ORF102，ORF109，ORF132和ORF142)是首次在ODV中发现，所以还没有定位[23]。除了这31种蛋白外，还发现13种蛋白存在于ODV中，但这13种蛋白只能用一种方法检测到，所以还无法最终确定它们是否是ODV的成分。这些蛋白是否每一种都是ODV结构所必需的还是在ODV形成时被随机包装进病毒粒子中的还需进一步的研究。病毒结构蛋白分为三部分：多角体的结构蛋白、核衣壳结构蛋白和囊膜蛋白多角体蛋白多角体蛋白具有两种高度特异性的功能。一是形成保护性晶体；二是高度抗溶解性。病毒粒子周围有晶体保护，使它具有较强的抗逆能力，能承受外界恶劣环境的影响，这些影响包括物理的、化学的因素。多角体蛋白晶体在较强的碱性条件下才能降解，所以多角体对各种溶剂具有较强的耐受性。增强蛋白增强蛋白占包涵体的5%，是一种脂蛋白。具有增强NPV的感染性，提高昆虫对NPV的敏感性的作用。实验表明，纯化的增强蛋白可以改变幼虫围食膜的蛋白成分，说明增强蛋白能消化围食膜的某种结构蛋白，其增强作用可能与其对围食膜的破坏有关DNA结合蛋白DNA结合蛋白中精氨酸所占比例较高，且相对簇集在N端，碱性精氨酸残基中和DNA双螺旋磷糖骨架负电荷并与DNA结合形成核体样结构，使DNA分子压缩包装在核衣壳之中，当病毒进入昆虫细胞后，DNA结合蛋白便由蛋白激酶催化被磷酸化，DNA结合蛋白磷酸化后导致DNA脱包装，脱包装后即可进行转录和复制。衣壳蛋白p39衣壳蛋白p87Pp78/83等等GP64膜融合蛋白GP64膜融合蛋白是糖蛋白，是病毒囊膜的主要抗原成分，可能参与病毒的吸附过程。另外，GP64是pH依赖性融合蛋白，在内吞体酸性pH环境下它介导了病毒囊膜与内吞体膜的融合，从而将病毒核衣壳释放入细胞质中。与病毒的复制和转录相关的基因病毒基因的转录受病毒自身编码的蛋白的调节。杆状病毒的复制和晚期表达起始于同一时刻。在AcMNPV的研究中有结果表明18个晚期表达因子(LEFs)中的6个(lef-1，lef-2，lef-3，ie-1，helicase和dnapol，p35两者之一)对于病毒的复制是必需的，3个(ie-2，danpol，lef-7)影响病毒的复制过程。除了和复制相关的基因以外,在AcMNPV基因组中共鉴定出10个基因与晚期基因的转录有关,它们是lef-4,lef-5,lef-6,lef-8,lef-9,lef-10,lef-11,lef-12,39K和p47等基因。其中4个保守基因(lef-4,lef-8,lef-9和p47)的产物是晚期聚合酶的组成成分。其中LEF-4是一个mRNA加帽酶(cappingenzyme)。IE1基因IE1基因是病毒极早期基因，具有反式活化或反式调节39K基因的功能。39K基因是早滞期基因。此外，AcNPV中至少有四个基因受IE1基因的调节。但IE1基因调节的方式是通过基因产物与增强子相作用，还是与基因启动子相作用，拟或二者兼而有之亟待查明。Lef3基因Lef3基因是杆状病毒晚期基因表达所必需的反式作用基因。Lef3基因具有调节晚期基因表达的功能，同时，Lef3基因还会影响DNA的复制杆状病毒其它功能基因P35基因p35基因是病毒早期基因。P35基因缺失的病毒粒子感染细胞后引起细胞早熟裂解，此现象类似程序性细胞死亡或细胞凋亡，说明p35阻抑病毒感染细胞诱导的细胞凋亡。组织蛋白酶基因和几丁质酶基因两基因的功能与受病毒感染虫体的液化有关，缺失两个基因中的任何一个，均会导致幼虫死亡后表皮保持完整，虫体不液化。EGT基因egt编码产物为分泌型的、能够在细胞外液中积累的蜕皮甾体尿苷二磷酸葡糖基转移酶，该酶能催化昆虫血淋巴中各种内源与外源性底物，介导包括昆虫蜕皮激素在内的多种蜕皮甾体类物质的连锁反应。感染病毒的家蚕幼虫，由于egt基因产物的作用，引起幼虫龄期延长、不能入眠、体重增大。用缺失egt基因的BmNPV感染家蚕幼虫，则能加速蚕体死亡。杆状病毒通过egt基因改变宿主激素水平，调节激素活性来干涉宿主的生长发育，使之更有利于自身的增殖。