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木槿褪绿环斑病毒(Hibiscuschloroticringspotvirus,HCRSV)属于香石竹斑驳病毒属(Carmovirus)成员,除编码5个属保守性的可读框(Openreadingframe,ORF)外,还编码两个特殊的ORFs(ORF6和ORF7),前人的工作表明,通过体外翻译,ORF6可以产生三个位于同一阅读相、具有相同羧基端的异形体蛋白p27、p25和p22.5,称为p27及其异形体。本论文围绕HCRSV编码的p27及其异形体,利用生物信息学、免疫学、反向遗传学的方法和瞬时表达技术,证实了p27在HCRSV侵染过程中的表达,初步明确了p27及其异形体在病毒致病性中的作用。
由于p27的起始密码子是非常规起始密码子CUG以及p27及其异形体在carmoviruses编码蛋白中的特殊性,本论文首先利用Kozak规则对编码p27的核苷酸序列进行分析,表明在基因序列组成上,p27是可以被表达的;然后利用生物信息学资源对p27的氨基酸序列、蛋白质性质进行分析,预测结果表明p27的羧基端具有一疏水性跨膜结构域,p27可以形成球形蛋白,具有可溶性,因此可以推测p27在生物体内能够稳定存在。
为检测p27及其异形体是否在HCRSV侵染的组织中表达,首先利用p27特异性抗体p19抗血清检测来自HCRSV侵染的洋麻叶片的总蛋白,初步表明p27在HCRSV侵染过程中表达;由于p19抗血清反应的背景值比较高,为明确p27确实是由CUG起始翻译的,并同时检测p25和p22.5,通过在p27的起始密码子下游和终止密码子上游插入编码FLAG标签的序列,利用FLAG单克隆抗体,在病毒侵染的洋麻原生质体中检测到p27的低量表达,没有检测到p25和p22.5的表达。当将CUG突变为常规起始密码子AUG后,p27表达量急剧增加,表明p27的低量表达与非常规起始密码子CUG起始有关。
以HCRSV侵染性克隆为材料,构建p27及其异形体的起始密码子和提前终止突变体,以阻止p27及其异形体的表达,将突变体进行体外转录,转染洋麻原生质体并接种洋麻植株,研究p27及其异形体在病毒侵染和致病性中的功能。结果表明,p27及其异形体不参与病毒基因组和亚基因组的复制;p27参与调控病毒引起的系统症状的表现,缺失p27表达时,系统症状由褪绿环斑变为花叶或轻微斑驳;p25促进病毒的系统移动,缺失p25表达时,病毒的系统移动减缓,同时延迟了病毒引起的系统症状;没有发现p22.5在病毒致病性中的作用,推断由体外翻译结果得到的p22.5在病毒生命过程中可能不存在。同时缺失p27和p25表达时,突变体不能在洋麻植株上引起症状,在接种叶检测不到病毒的复制,但突变体可以在洋麻原生质体中正常复制和表达CP,表明p27和p25共同调控病毒的胞间移动和致病性。另外,当增强p27表达时,病毒不能侵染洋麻植株,但可以在洋麻原生质体中正常复制,只是检测不到病毒编码的外壳蛋白的表达,表明病毒在侵染过程中通过自身调控p27和CP的表达量来调控致病性。
将p27插入到表达载体pCam35S-GFP,使之融合到绿色荧光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)的氨基端,通过根癌土壤杆菌浸润洋麻叶片下表皮细胞进行瞬时表达,研究p27在细胞内的定位。利用共聚焦激光扫描显微镜观察表明p27定位在细胞膜上,并可能在胞间连丝处富集;通过在浸润后不同时间点取样观察,发现p27-GFP能够进行胞间移动。