桿狀病毒與宿主細(xì)胞的相互作用

王春苗 張艷陽(yáng)

（1.河北北方學(xué)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院寄生蟲教研室，河北 張家口075000；2.江蘇省徐州市銅山區(qū)張集中心醫(yī)院，江蘇 徐州221000）

桿狀病毒是一類節(jié)肢動(dòng)物病毒，具有高度的宿主特異性，主要寄生于鱗翅目，膜翅目和雙翅目昆蟲，其基因組為一個(gè)環(huán)狀的雙鏈DNA分子，大小約80～180 kb.桿狀病毒包括兩個(gè)屬：核型多角體病毒屬（NPV）和顆粒體病毒屬 （GV）.桿狀病毒在復(fù)制時(shí)產(chǎn)生兩種形態(tài)和功能都有差異的病毒粒子，即有兩種表現(xiàn)型：芽殖型病毒體 （budded vir us，BV）和包含體來源型病毒體 （occl usion，ODV）.病毒感染宿主細(xì)胞早期，主要產(chǎn)生病毒粒子BV，到了感染的晚期，則BV減少，逐漸過渡到只產(chǎn)生ODV［1］.桿狀病毒復(fù)制周期中產(chǎn)生的兩種病毒粒子BV和ODV，都必須通過其表面的膜蛋白與宿主細(xì)胞表面蛋白或相關(guān)受體發(fā)生相互作用才能吸附并侵入細(xì)胞.ODV上的特異性蛋白介導(dǎo)著ODV結(jié)合到昆蟲的中腸上皮細(xì)胞，成功結(jié)合到中腸細(xì)胞以后，ODV病毒通過病毒囊膜與細(xì)胞表面膜融合的方式進(jìn)入細(xì)胞，而BV進(jìn)入細(xì)胞主要是由受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用.如病毒粒子的ODV－E25和ODV－E66，這兩個(gè)蛋白的N末端具有一段疏水序列，從而在病毒入核和定位運(yùn)輸方面起了一定的作用，而且ODV－E25和ODV－E66也參與了ODV核衣殼包被到囊膜的過程［2］.

桿狀病毒與其昆蟲宿主在長(zhǎng)期進(jìn)化過程形成了相互適應(yīng)關(guān)系，它們之間的相互作用是多方面，多層次的［3］，本文對(duì)桿狀病毒與宿主相互作用的一些研究作了簡(jiǎn)要的闡述.

1 桿狀病毒對(duì)宿主的影響

1.1 對(duì)宿主基因的調(diào)控

桿狀病毒的基因表達(dá)具有時(shí)序性，分為極早期，早期，晚期以及極晚期，感染宿主以后，早期基因迅速表達(dá)，目的之一就是抑制宿主基因的轉(zhuǎn)錄，從而利于自身基因的復(fù)制轉(zhuǎn)錄［4］.

1.2 抑制宿主細(xì)胞凋亡

昆蟲細(xì)胞為了防御桿狀病毒的侵染，采取細(xì)胞凋亡機(jī)制，但是桿狀病毒為了使其獲得最佳的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，會(huì)改變宿主基因的表達(dá)水平，抑制宿主細(xì)胞凋亡，以利于其生存與繁殖.桿狀病毒基因組編碼抗細(xì)胞凋亡蛋白來打破宿主的這種防御體系，而且桿狀病毒某些抗凋亡可能是在病毒與宿主的長(zhǎng)期進(jìn)化適應(yīng)的過程中從昆蟲宿主細(xì)胞中獲得的［5］.苜蓿銀紋夜蛾核型多角體病毒 （Ac MNPV）中的p 35基因，棉鈴蟲核型多角體病毒 （HaSNPV）基因組中的iap基因家族，以及蓮紋夜蛾核形多角體病毒 （Spli MNPV）的p49基因等都是抗凋亡基因［6］.不同的桿狀病毒，不同的抗凋亡基因，具有不同的機(jī)制，如阻斷RNA合成，非正常的DNA復(fù)制周期，還有促進(jìn)細(xì)胞凋亡的病毒基因等［7］.目前對(duì)于這些抗凋亡基因的研究進(jìn)展報(bào)道很多［8－11］，這大大加深了對(duì)病毒與宿主細(xì)胞相互作用的分子機(jī)制的認(rèn)識(shí).近年來的研究表明，細(xì)胞凋亡還是限制桿狀病毒宿主范圍的因素之一［12－13］.

1.3 阻止宿主的周期進(jìn)程

桿狀病毒還能阻止宿主的周期進(jìn)程，ie2是Ac MNPV的一個(gè)極早期基因，它能阻止草地貪夜蛾（Spodoptr a f r ugiper da）和粉蚊夜蛾 （Trichopl usia ni）細(xì)胞系的細(xì)胞周期，因?yàn)闂U狀病毒IE2存在指環(huán)結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)于阻止細(xì)胞周期于S期至關(guān)重要［14］.

1.4 誘導(dǎo)宿主細(xì)胞的遷移

桿狀病毒成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子 （fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）即VFGF表達(dá)產(chǎn)物能夠促進(jìn)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)［15］.據(jù)推測(cè)，v FGF能夠促進(jìn)宿主細(xì)胞向感染部位遷移，促進(jìn)宿主的死亡［16－17］.

1.5 影響宿主的發(fā)育

桿狀病毒通過調(diào)節(jié)宿主的激素水平，從而對(duì)于宿主的發(fā)育產(chǎn)生一定的影響.桿狀病毒基因組中存在一個(gè)egt基因，它編碼蛻皮甾醇尿昔二磷酸葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶 （EGT）.桿狀病毒感染昆蟲后產(chǎn)生的EGT酶能催化昆蟲體內(nèi)尿苷二磷酸葡萄糖 （UDP－gl ucosyl）中的葡萄糖基轉(zhuǎn)移到蛻皮激素上，使蛻皮激素失活.從而阻礙寄主昆蟲的蛻皮和化蛹，延長(zhǎng)幼蟲的取食時(shí)間，以利于病毒自身的大量繁殖.

1.6 導(dǎo)致宿主昆蟲液化

昆蟲被桿狀病毒感染后會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象，這有利于病毒向周圍環(huán)境擴(kuò)散.目前在桿狀病毒苜蓿銀紋夜蛾核型多角體病毒NPV和GV中，發(fā)現(xiàn)與昆蟲宿主液化相關(guān)的基因有組織蛋白酶基因V-cath基因和幾丁質(zhì)酶基因.家蠶核型多角體病毒 （BmNPV）的FP25K基因表達(dá)產(chǎn)物通過影響組織蛋白酶的釋放與分泌而參與蟲體液化［18］.

2 宿主對(duì)病毒的影響

桿狀病毒影響宿主的同時(shí)，宿主也會(huì)對(duì)桿狀病毒產(chǎn)生一定的影響，主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1 對(duì)病毒早期基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控

宿主RNA聚合酶Ⅱ是桿狀病毒早期基因表達(dá)的關(guān)鍵成分.病毒感染宿主細(xì)胞以后，核衣殼通過細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)入細(xì)胞核，釋放出病毒DNA后，開始了極早期基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，隨即進(jìn)入了早期基因的表達(dá)，極早期和早期基因表達(dá)主要依賴于宿主編碼的RNA聚合酶Ⅱ.感染約6 h后，病毒的晚期基因開始轉(zhuǎn)錄，這是以病毒DNA的復(fù)制為標(biāo)志的，晚期表達(dá)則依靠自身編碼的RNA聚合酶.由于桿狀病毒的早期基因轉(zhuǎn)錄由宿主RNA聚合酶Ⅱ所介導(dǎo)，所以病毒早期啟動(dòng)子必須能夠被宿主因子，尤其是RNA聚合酶Ⅱ所識(shí)別.例如gp 64基因早期啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄就是受宿主轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)，而不需要病毒基因產(chǎn)物.桿狀病毒極早期和早期基因的表達(dá)主要依賴于宿主的轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)和轉(zhuǎn)錄因子，這是桿狀病毒與宿主在分子水平上的相互作用.

2.2 宿主肌動(dòng)蛋白對(duì)病毒復(fù)制侵染等過程的影響

宿主肌動(dòng)蛋白在病毒的復(fù)制過程中發(fā)揮重要功能［19］，同時(shí)參與病原物的胞內(nèi)與胞間運(yùn)輸［20］.宿主F－肌動(dòng)蛋白與病毒蛋白發(fā)生相互作用，參與BV與ODV核衣殼的組裝［21］，微管蛋白與Ac MNPV EXON0（AC141）的相互作用促進(jìn)BV向胞外運(yùn)輸［22］.宿主肌動(dòng)蛋白在桿狀病毒的侵染過程中也起著重要作用.因?yàn)椴《靖腥炯?xì)胞的諸多過程都與細(xì)胞的微絲骨架有密切關(guān)系［23］，而肌動(dòng)蛋白正是組成細(xì)胞微絲骨架的重要成分.有研究發(fā)現(xiàn)桿狀病毒感染宿主細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致核內(nèi)肌動(dòng)蛋白的積累，還有研究表明Ac MNPV感染Sf 21細(xì)胞以后，會(huì)引起宿主細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白有序的變化，從內(nèi)吞體中釋放出的核衣殼及其相關(guān)蛋白會(huì)引起宿主細(xì)胞形成肌動(dòng)蛋白纜索［24］.另外，棉鈴蟲核多角體病毒 （Hear NPV）的核衣殼可以誘導(dǎo)肌動(dòng)蛋白單體的體外聚合.進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)揭示Hear NPV ORF2編碼的蛋白即HA2蛋白在體外可以誘導(dǎo)Ar p2／3復(fù)合物依賴的肌動(dòng)蛋白聚合，同時(shí)證實(shí)HA2可以使宿主細(xì)胞內(nèi)的肌動(dòng)蛋白發(fā)生重排［25］.

2.3 對(duì)病毒基因組的影響

宿主基因組轉(zhuǎn)座子有時(shí)也會(huì)插入到病毒基因組中，引起病毒表型發(fā)生變化.如昆蟲桿狀病毒多角體形態(tài)異常的突變等，都有可能是宿主基因轉(zhuǎn)座而產(chǎn)生的［26］.宿主DNA插入桿狀病毒基因組中，為病毒提供了一個(gè)獲得宿主基因的機(jī)會(huì)，這也為昆蟲基因在個(gè)體和物種之間水平傳播提供了途徑.

2.4 宿主域的變化

桿狀病毒宿主域的變化也反映出病毒與宿主細(xì)胞之間的相互作用.有相關(guān)報(bào)道發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ac MNPV與其它桿狀病毒進(jìn)行混合感染后，可以使Ac MNPV產(chǎn)生變異株，這個(gè)變異株的宿主域明顯擴(kuò)大，原因是病毒編碼的解旋酶的某些氨基酸序列發(fā)生了改變［27］.目前雖然解旋酶影響病毒擴(kuò)大宿主域的機(jī)制還不清楚，但是推測(cè)可能與宿主蛋白發(fā)生了一定的作用.

3 總 結(jié)

桿狀病毒是一個(gè)重要的病毒類群，具有多方面的應(yīng)用價(jià)值.研究桿狀病毒與宿主細(xì)胞之間的相互作用是認(rèn)識(shí)桿狀病毒的復(fù)制以及致病機(jī)理的重要環(huán)節(jié)，但目前細(xì)節(jié)方面報(bào)道的還很少，宿主蛋白參與桿狀病毒感染過程的研究報(bào)道也較少，對(duì)于桿狀病毒與宿主細(xì)胞之間的相互作用的機(jī)制的了解還未見深入.為了使桿狀病毒能夠有效的運(yùn)用到實(shí)際，深入研究桿狀病毒與宿主細(xì)胞之間的相互作用是非常有意義的.在今后的研究中，我們期待在此方面有新的突破.

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