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2021年9月7日,，國際知名遺傳學(xué)期刊PLoS Genetics在線發(fā)表了浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院陳學(xué)新教授團隊的最新研究成果“Bracoviruses recruit host integrases for their integration into caterpillar’s genome”，揭示了多分DNA病毒基因組整合到寄主基因組中的新機制,，研究結(jié)果深化了對DNA病毒感染寄主的機制認識,，同時為害蟲控制新技術(shù)的研發(fā)提供了新的理論依據(jù)。一些動物DNA病毒,，包括人類皰疹病毒6型（Human herpes virus 6, HHV-6）在感染寄主時,，必須先將自身的基因組整合到寄主基因組中，繼而才能表達功能基因而發(fā)揮作用,，但到目前為止,，其整合機制并不清楚。多DNA病毒（polydnavirus,，PDV）是一類寄生蜂攜帶的DNA病毒,，是寄生蜂寄生鱗翅目害蟲時的寄生因子，調(diào)控鱗翅目寄主的生理和發(fā)育,，從而保障幼蜂在寄主體內(nèi)成功發(fā)育,。PDV包含繭蜂病毒（bracovirus，BV）和姬蜂病毒（ichnovirus,，IV）二類,，分別為繭蜂和姬蜂所特有。成熟的PDV粒子包含有多個大小不一的環(huán)狀雙鏈DNA分子,，在寄生蜂寄生時被注射到鱗翅目寄主體內(nèi),。由于缺少復(fù)制和組裝的基因元件，PDV不能在鱗翅目寄主體內(nèi)復(fù)制,，但是會將自身基因組整合到寄主基因組上,，從而表達毒性基因或microRNA,，成功控制寄主。但到目前為止,，PDV整合到寄主基因組的機制尚不清楚,。團隊基于對國際上重要蔬菜害蟲—小菜蛾P(guān)lutella xylostella及其天敵昆蟲—菜蛾盤絨繭蜂Cotesia vestalis的研究，發(fā)現(xiàn)菜蛾盤絨繭蜂攜帶的菜蛾盤絨繭蜂病毒（Cotesia vestalis Bracovirus, CvBV）含有30個大小不同的環(huán)狀DNA分子,，并明確了這30個環(huán)狀DNA分子進入鱗翅目寄主后在不同組織的分布特征,；發(fā)現(xiàn)30個環(huán)存在兩種整合方式：固定斷裂型（19個）和隨機斷裂型（11個）；發(fā)現(xiàn)所有固定斷裂型的環(huán)在斷口的上下游存在兩段反向互補的序列,，并首次證明該結(jié)構(gòu)是病毒能否整合的關(guān)鍵,。研究還發(fā)現(xiàn)，不同的CvBV環(huán),，其整合時具有一定的時間順序,，分早期、中期和后期,，最早的環(huán)在寄生后30分鐘就已經(jīng)開始整合到鱗翅目寄主的基因組中,。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，不同CvBV環(huán)擁有不同的整合機制：有的DNA環(huán)依賴CvBV病毒自身攜帶的重組酶（recombinase）完成整合,，而有的DNA環(huán)必須招募和依賴鱗翅目寄主體內(nèi)的反轉(zhuǎn)錄病毒整合酶（retroviral integrase）完成整合,。該研究首次揭示了多DNA病毒不僅需要自身編碼的重組酶，而且需要招募鱗翅目寄主的反轉(zhuǎn)錄病毒整合酶才能將自身基因組整合到寄主基因組中的新機制,。研究結(jié)果不僅深化了寄生蜂調(diào)控寄生的認識,，而且對于某些DNA病毒如何整合到人類基因組中及其相關(guān)疾病的治療也有啟示作用。
圖1. 多分DNA病毒基因組整合到寄主基因組的模式圖
近年來,，陳學(xué)新教授團隊在寄生蜂調(diào)控害蟲機制方面取得了一系列突破性的研究成果,。此項寄生蜂PDV病毒整合機制的研究，亦是該團隊繼寄生蜂調(diào)控寄主生長發(fā)育（Nature Communications, 2018）,、調(diào)控寄主免疫（Nature Communications, 2021）、調(diào)控寄主營養(yǎng)代謝（PLoS Pathogens, 2021）等工作后,，又一重要發(fā)現(xiàn)和突破,。陳學(xué)新教授團隊的王澤華博士后為論文第一作者，時敏副教授為論文通訊作者,。法國國家科學(xué)研究中心及法國圖爾大學(xué)昆蟲生物學(xué)研究所的Elisabeth Hugue博士和Jean-Michel Drezen博士也參與了本論文的研究工作,。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金重點項目（31630060）、優(yōu)青項目（31622048）,、面上項目（31772522,、31672079）和國家重點研發(fā)計劃（2019YFD0300104和2017YFD0200400）等經(jīng)費的支持。https://journals./plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1009751
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