引言
Bombyx mori(家蚕)是一种模式鳞翅目昆虫,也是用于蚕丝生产的具有重要经济价值的昆虫。Bombyx mori 核型多角体病毒(BmNPV)是蚕的主要病原体,造成严重的农业经济损失 (Jiang and Xia, 2014)。鉴定家蚕中抗 BmNPV 的基因及其抗性机制一直是蚕业研究的重要课题,并取得了许多进展。
近年来,抗 BmNPV 策略主要通过过表达宿主抗病毒蛋白和敲低与 BmNPV 复制和增殖相关的关键病毒基因来实现 (Chen et al., 2017; Dong et al., 2018; Isobe et al., 2004; Jiang et al., 2012a; Liu et al., 2016; Zhang et al., 2014)。此外,许多内源管家蛋白被发现具有抗病毒活性,包括 BmRas3 (Xia et al., 2024)、BmTPT (Jia et al., 2024)、BmFoxO (Kang et al., 2021)、BmPEPCK-2 (Xiong et al., 2011)、BmPP2A (Hu et al., 2020)、BmIML-2 (Mei et al., 2022) 和 BmPAT4 (Jia et al., 2025)。每个基因的抗病毒机制均已阐明。
Bmlipase-1 最早由 Kangayam 等人分离和纯化,他们证明了其强烈的抗 BmNPV 活性 (Ponnuvel et al., 2003)。这是首个报道的在 *Bombyx mori* 中抗 BmNPV 的基因。Bmlipase-1 的过表达可以使蚕幼虫的抗病毒能力提高约 30% (Jiang et al., 2012b)。BmNPV 可诱导 Bmlipase-1 的转录、翻译并分泌到肠道腔内进行代谢,抑制中肠细胞中的病毒复制 (Hu et al., 2015; Zhang et al., 2019)。不同家蚕品种幼虫中肠中 Bmlipase-1 mRNA 的表达与家蚕对 BmNPV 的抗性呈正相关。此外,在抗性较高的不同家蚕品种中,Bmlipase-1 表达升高的现象更为明显 (Zhang et al., 2012)。Jiang Liang (Jiang et al., 2012b) 得出结论,转 *Bmlipase-1* 家蚕品系可以防止 BmNPV 侵染中肠并抑制 BmNPV 的增殖。然而,这些文章均未阐明 Bmlipase-1 抵抗 BmNPV 侵染的机制。
在 BmNPV 的复制和增殖过程中,需要以下酶:DNA 聚合酶(dnapol),依靠 RNA 引物的 3'-OH 起作用,沿 5'-至-3' 方向延伸 DNA;解旋酶具有 ATP 酶的生化特性以及结合 ssDNA 和 dsDNA 的能力 (McDougal and Guarino, 2000);DNA 引物酶 LEF-1 和一种引物酶相关因子 LEF-2 (Evans et al., 1997; Mikhailov and Rohrmann, 2002),它们可以与碱性核酸酶相互作用以调节该酶 (Mikhailov et al., 2004; Mikhailov et al., 2003);ssDNA 结合蛋白(SSB)LEF-3,可根据其浓度或氧化还原状态解开和退火 DNA (Mikhailov, 2000; Mikhailov et al., 2005)。IE-1 在感染早期转录,并在后期时间点继续转录 (Kovacs et al., 1991)。IE1 是瞬态 DNA 复制所必需的 (Kool et al., 1994; Lu and Miller, 1995),它也是一个必需基因,因为缺失该基因的杆状病毒无法存活 (Gomi et al., 1997; Stewart et al., 2005)。LEF-11 刺激晚期基因转录,但不是瞬态 DNA 复制所必需的 (Lu and Miller, 1995)。然而,当 lef-11 缺失的 AcMNPV 杆状噬菌斑转入 Sf-9 细胞时,无法合成 DNA 或进行晚期基因转录 (Lin and Blissard, 2002)。ME53 的缺失阻止病毒形成成熟病毒粒子,从而影响病毒的复制 (Xi et al., 2007)。Lef-7 刺激瞬态 DNA 复制 (Lu and Miller, 1995; Morris et al., 1994)。在 Sf21 和 S. exigua 细胞中,缺失 lef-7 时病毒 DNA 复制仅为野生型水平的 10% (Chen and Thiem, 1997)。此外,Lef-7 缺陷的 BmNPV 细胞中 DNA 合成减少 (Gomi et al., 1997)。
DBP (Bm16) 具有类似 LEF-3 的特性,能够解开和退火 DNA (Mikhailov et al., 2008)。DBP 还与 LEF-3 竞争结合 ssDNA 模板上的位点,并保护 ssDNA 免受杆状病毒碱性核酸酶(AN)/LEF-3 复合物的水解。DBP 不是病毒粒子结构蛋白,但它是致病基质的一部分 (Mikhailov et al., 2008)。它也是产生核衣壳的必要成分 (Vanarsdall et al., 2007)。在转染了构建有 dbp 敲除的病毒的细胞中,病毒 DNA 合成也发生了,但水平低于正常病毒,这表明 dbp 可能是正常 DNA 合成或新形成病毒中 DNA 稳定性所必需的 (Vanarsdall et al., 2007)。DBP 保护成熟病毒基因组免受核酸酶侵害,并在包装到病毒粒子之前稳定它们 (Mikhailov et al., 2008)。相反,复制中间体的加工需要 dbp 的解旋和重折叠活性,这可能涉及 DNA 重组的退火和链入侵反应。DBP 对于杆状病毒基因组的完整复制和加工是必不可少的 (Hajós et al., 2000; Kamita et al., 2003; Okano et al., 2007)。
为了探讨 *Bmlipase-1* 对 BmNPV 感染的影响机制,在本文中,基于构建的过表达 Bmlipase-1 的重组病毒,我们分析了 *Bmlipase-1* 对细胞中与病毒复制相关基因的影响,通过凝胶电泳迁移率变动分析(EMSA)研究了 Bmlipase-1 的启动子结合位点,并提出了一种 Bmlipase-1 如何抑制 BmNPV 复制和增殖的可能工作模型。在该模型中,Bmlipase-1 结合到 dbp 启动子上的 CACTTCAATT 基序,可能干扰宿主转录因子与该启动子的结合。尽管体外结合分析和启动子活性数据支持这一假设,但其在病毒感染环境下的验证需要进一步研究。本研究为家蚕基因抑制病毒机制的研究提供了一种新方法。