硫化葉菌病毒STSV2在感染過程中基因轉錄的時序調節研究

《硫化葉菌病毒STSV2在感染過程中基因轉錄的時序調節研究》是依託昆明理工大學，由張琦擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：硫化葉菌病毒STSV2在感染過程中基因轉錄的時序調節研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：張琦
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

轉錄是病毒基因表達的第一步，也是基因表達調節的主要步驟。在進化過程中病毒形成非常有效的調節機制來利用宿主系統，獲得病毒基因的表達。儘管對硫化葉菌RNA聚合酶結構的研究已經取得進展，但目前還不清楚感染過程中硫化葉菌病毒基因轉錄的調節機制。本項目以一株硫化葉菌H5-2及其病毒STSV2作為研究對象，結合理論分析和多種實驗方法，分析感染過程中STSV2基因轉錄的時序變化以及這種變化與基因分布和啟動子結構的關係。進一步分離硫化葉菌RNA聚合酶蛋白複合物中病毒編碼蛋白，研究感染過程中這些蛋白對宿主RNA聚合酶特異性調節和對病毒和宿主基因時序轉錄的影響，闡明STSV2基因時序表達與啟動子結構和宿主RNA聚合酶特異性調節的關係，揭示感染過程中STSV2病毒基因時序轉錄的調節機制。項目研究也將有助於揭示硫化葉菌病毒在宿主細胞中基因表達的相關調節過程，對研究古生菌與病毒的關係、起源、進化和多樣性提供參考。

結題摘要

研究表明硫化葉菌病毒的大小和基因組結構呈現出多樣性的特點，因此其基因轉錄的調節機制可能具有多樣性特點，但是目前關於硫化葉菌病毒在感染過程中病毒基因的時序轉錄及其調控機制的研究鮮有報導。 分析表明STSV2是一種單尾紡錘形病毒，在感染過程中其不會裂解硫化葉菌H5-2，但會引起宿主細胞的生長延遲。STSV2為雙鏈DNA病毒，基因組大小為76107bp，含有75個潛在的ORFs，包括潛在的早期、中期和晚期基因，但沒有RNA聚合酶編碼基因。基因時序轉錄分析表明，除了部分ORFs外，大多ORFs沒有表現出類似於裂解性噬菌體基因時序轉錄的特點，反而呈組成型表達。進一步分析表明，STSV2的ORFs呈雙向分布，有些相同時序表達基因也是如此，有些還聚集成原核生物操縱子分布的特點。啟動子結構和功能分析也表明有的相同時序表達基因的啟動子序列結構和活性也有所不同，有的啟動子序列中還具有原核生物典型的SD序列。這些結果再次表明了大多病毒STSV2的ORF無時序轉錄特點，而且還表明該病毒基因同時具有真核和原核表達特點。 蛋白複合物研究表明，STSV2感染後宿主硫化葉菌H5-2的RNA聚合酶複合物中具有9個病毒蛋白成分。這些蛋白的進一步功能分析結果表明，ORF2單獨能上調一些宿主基因的轉錄水平，這與STSV2感染引起的宿主基因轉錄上調並引起宿主細胞生長延遲相似。過表達ORF2基因能顯著提高病毒基因的轉錄水平，促進更多病毒顆粒的產生。Co-IP實驗還證明ORF2蛋白與宿主RNA聚合酶複合物發生相互作用。然而，其他病毒蛋白單獨沒有類似調節作用。推測STSV2感染宿主後可能首先通過啟動子活性競爭性起始包括ORF2等基因的轉錄和表達，這些蛋白可通過結合宿主RNA聚合酶複合物，調節後者轉錄活性引起宿主和病毒基因轉錄上調，使宿主細胞生長延遲，促進病毒顆粒的產生。此外，研究還發現噬菌體TSP4的DNA解旋酶能促進感染過程中STSV2基因的轉錄，而且該噬菌體基因具有特殊的非通讀轉錄機制。 本研究初步闡明了病毒STSV2基因時序轉錄特點與基因分布、啟動子結構和宿主RNA聚合酶活性調節的關係，初步揭示感染過程中STSV2病毒基因轉錄的調節機制。研究結果也將有助於揭示硫化葉菌病毒在宿主細胞中基因表達的相關調節過程，對研究古生菌與病毒的起源、相互作用和進化提供參考。