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武汉病毒所人工合成杆状病毒

2017-05-03 武汉病毒研究所
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  合成生物学技术作为21世纪的一门新兴生物学技术,推动了生命科学乃至整个自然科学领域的发展。病毒的人工合成为深入揭示病毒的本质和功能,以及病毒的遗传改造提供了强有力的工具。以往,对病毒人工合成的探索主要集中在RNA病毒上,而目前已知最大的RNA病毒基因组也仅有~30 kb。迄今为止,所报道成功合成的DNA病毒最大不超过6 kb。杆状病毒是一类大的双链DNA病毒(基因组大小80-180 kb),在生物农药、真核表达系统等领域具有重要的应用价值。近期,中国科学院武汉病毒研究所研究员胡志红课题组联合运用PCR及酵母转化相关的同源重组(Transformation Associated Recombination, TAR)技术,首次合成了杆状病毒模式种AcMNPV的全基因组,并通过转染细胞成功拯救出了有感染性的人工合成病毒。

  研究人员首先利用PCR扩增覆盖AcMNPV全基因的~45个片段,每个片段约3kb,相邻片段之间有大于60 bp的重叠序列。然后利用TAR技术,在酵母细胞内进行了三次重组,依次获得了9~15 kb的片段、3~45 kb的片段和全基因组(145,299 bp)。将合成的病毒基因组进行了454测序验证,通过转染昆虫细胞成功获得了有感染性的人工合成病毒AcMNPV-WIV-Syn1(图A)。电镜、一步生长曲线和生物测定等结果表明,合成病毒与亲本病毒具有相似的生物学特性(图B)。

  该技术的建立,不仅为杆状病毒的基础研究提供了有力工具,还可以用于改良杆状病毒的表达系统和杀虫性能。该研究是大DNA病毒研究领域的重要突破,被审稿人认为“this is a highly significant paper that will serve as a landmark in synthetic biology”。

  这一研究成果已经在ACS Synthetic biology 杂志上在线发表(DOI: 10.1021/acssynbio.7b00028),武汉病毒所的博士生商雨为该论文的第一作者,研究员邓菲和胡志红为该论文的共同通讯作者。该研究得到了中科院战略性先导科技专项(XDB11030400)、国家自然科学基金创新群体项目(31621061)和重点项目(31130058)、中科院前沿科学重点研究项目(QYZDJ-SSW-SMC021)、中科院知识创新工程项目(KSCX2-EW-Z-3)、病毒学国家重点实验室病毒学前沿科学重点研究项目(klv-2016-03)、“973”项目(2012CB721102)的资助。

  论文链接

 

图:杆状病毒人工合成的工作原理示意图(A)及病毒电镜观察(B

打印 责任编辑:叶瑞优

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