经典的转录调控机制在真核生物和原核生物中普遍存在,而非经典的转录调控机制表现出物种的多样性,尤其是在共生病毒的转录调控中尚有未被发现的新机制值得去探索。双斑侧沟茧蜂病毒(Microplitis bicoloratus bracovirus , MbBV)有双寄主:共生的寄生蜂和感染后的昆虫寄主。MbBV病毒粒子缺乏复制功能(Replication-defective virions),仅能在共生寄生蜂的雌蜂卵巢内形成具有感染力的成熟病毒粒子,而在感染寄主斜纹夜蛾(Spodoptera litura)幼虫体内却不能形成成熟的病毒粒子。 MbBV的成熟病毒粒子是寄生蜂能够成功寄生寄主昆虫的重要因素,然而,茧蜂调控茧蜂病毒形成病毒粒子的机制却并不清楚。

2025年8月15日,云南大学罗开珺团队在Cell子刊《iScience》上正式发表题为“Innexin DNA-binding domains regulateMicroplitis bicoloratusbracoviraltranscription in symbiotic wasps《共生寄生蜂含DNA绑定结构域的Innexin蛋白调控茧蜂病毒的转录》”文章,研究揭示了茧蜂(Microplitis bicoloratus)Innexin (Inx)蛋白(Mb-Inx1和Mb-Inx2)调控茧蜂病毒囊膜基因转录的非经典转录调控机制。

(1) 该研究发现在双斑侧沟茧蜂M. bicoloratus卵巢中高表达的Mb-Inx1和Mb-Inx2含有非典型的DNA结构域。结构预测发现Mb-Inx1和Mb-Inx2含有

DBD-1、DBD-2、YL1-C(属于转录调控因子)和CarD-TRCF(属于转录调控因子)结构域;核质分离显示,异源过表达的Mb-Inx1和Mb-Inx2蛋白主要定位于细胞核,暗示其可能具有转录调控的功能。(2) Mb-Inx1和Mb-Inx2的RNAi 沉默抑制了茧蜂病毒的囊膜形成。采用宿主-寄生蜂-dsRNA递送系统沉默寄生蜂的Mb-Inx1和Mb-Inx2基因,获得沉默了Inx1和Inx2的寄生蜂,分离寄生蜂的卵巢,电镜显示MbBV病毒囊膜形成异常,发现有无囊膜的裸露核衣壳。通过茧蜂发育阶段的转录组分析发现,茧蜂原病毒囊膜基因与杆状病毒的囊膜基因具有高度同源性,Mb-Inx1 和Mb-Inx2 的RNAi 沉默抑制了茧蜂原病毒囊膜基因MbBVp74和 MbBVe56-1的表达。(3)Mb-Inx1和Mb-Inx2促进杆状病毒核型多角体的形成。利用经典的昆虫杆状病毒表达系统(Bac-to-BacTM),发现茧蜂Mb-Inx1和Mb-Inx2的异位表达能促进杆状病毒核型多角体病毒形成,而S. litura -M. bicoloratus共有基因Spli-Mb-Inx2(无DBDs)则呈现出时间依赖性的抑制杆状病毒核型多角体形成。(4) Mb-Inx1和Mb-Inx2的单体和AlphaFold 3预测的六聚体可直接结合在原病毒囊膜基因MbBVp74和 MbBVe56-1的启动子区,促进基因转录。利用HDOCK预测,通过PyMOL软件进行分子对接,发现Mb-Inx1的DBD-2的K352与MbBVp74 启动子区的DG267之间形成3.0 Å的氢键; Mb-Inx1的DBD-1的Y166与MbBVe56-1 启动子区的DA749之间形成2.2 Å的氢键;Mb-Inx2的R214与MbBVp74 启动子区的DG771之间形成2.6 Å的氢键;Mb-Inx2的R214与MbBVe56-1 启动子区的DA260、DC259之间分别形成3.0Å,3.3 Å和3.0Å的氢键。利用AlphaFold 3预测Mb-Inx1和Mb-Inx2的六聚体能与MbBVp74和 MbBVe56-1的启动子区相互作用, pTM 值均大于 0.7, 尽管ipTM值在0.6 ~ 0.8之间的灰色区域,也暗示六聚体可能与启动子区互作。凝胶阻滞实验进一步验证了Mb-Inx1和Mb-Inx2的单体与MbBVp74和 MbBVe56-1的启动子区结合。
该研究揭示了潜在的病毒粒子形成的机制,阐明了非经典转录途径如何调控细胞的转录,从而深化了我们对病毒-寄生蜂-寄主三者相互作用关系的认知。
云南大学生命科学学院硕士研究生唐红梅、张琼丽、乔鑫、袁永生、唐雪梅、杨雯杰和云南大学本科生代明吾生为并列第一作者,云南大学生命科学学院罗开珺教授为通讯作者。
本项研究得到国家自然科学基金(32160662、31772225、31471823、31260448、31060251)、云南省科技厅重点领域研发计划(202303AP140004和202001BB050002)、云南大学东陆学者项目和云南省教育厅项目(2025J0015)的资助。
原文链接:https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(25)01537-8