家蚕ATPase家族BmATAD3A基因在BmNPV增殖复制中的功能研究

The study of virus hijacking host energy metabolism to achieve its own replication and multiplication has important biological significance for analysis of virus invasion mechanism and host antiviral therapy. Our previous studies identified BmATAD3A, an ATPase family gene in silkworm, which was induced by Bombyx mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV) infection. However, its mechanism of action in BmNPV proliferation and replication is not clear. Here, we aim to identify the functional characteristics of BmATAD3A gene, and analyze the effects of BmATAD3A on BmNPV proliferation and changes in cell energy levels through RNAi and inhibitors. Furthermore, we will identify the BmATAD3A interacting protein after BmNPV infection using co-immunoprecipitation and so on, to clarify the mechanism of BmATAD3A when BmNPV multiplication. Finally, BmATAD3A mutant strain is constructed to elucidate the energy regulation characteristics of this gene in silkworm development and BmNPV proliferation, and breed silkworm transgenic antiviral lines. Through the study of this project, we aim to elucidate the function characteristics of BmATAD3A in BmNPV multiplication, and to provide a theoretical basis for scientific problems of BmNPV prevention and baculovirus hijacking host energy metabolism mechanism.

病毒劫持宿主能量代谢以实现自身复制和增殖的研究，对病毒入侵机制解析和抗病毒治疗具有重要的生物学意义。前期研究发现，家蚕中一个能量代谢相关基因BmATAD3A，受家蚕核型多角体病毒（BmNPV）感染诱导表达，但其在BmNPV增殖复制中的作用机理并不清楚。本项目拟鉴定家蚕BmATAD3A基因的基本特征，通过RNAi和抑制剂处理等实验确定BmATAD3A对BmNPV增殖复制及细胞能量代谢的影响；通过免疫共沉淀等鉴定BmATAD3A与BmNPV的相互作用蛋白，解析BmATAD3A基因在BmNPV增殖复制中的作用机制；最后，通过基因编辑等构建BmATAD3A基因的突变品系，阐明该基因对家蚕个体发育和BmNPV增殖的影响，并培育抗BmNPV的家蚕转基因品系。通过本项目的研究，旨在阐明BmATAD3A基因在BmNPV增殖复制中的功能特征，为家蚕病毒防控和杆状病毒劫持宿主能量代谢机制等研究提供理论基础。

ATAD3A是一种线粒体膜蛋白，属于含有AAA+结构域的ATPase家族，广泛参与线粒体代谢，细胞生长，发育和病原入侵等重要生命过程。先前研究报道，ATAD3A异常表达导致各个组织肿瘤发生、个体生长和发育缺陷，并影响病毒增殖复制。为了进一步分析在鳞翅目模式昆虫家蚕中BmATAD3A影响个体发育和调控病毒增殖复制的机制，我们首先在家蚕幼虫中构建了BmATAD3A过表达和敲除模型，以期为BmATAD3A遗传缺陷疾病和异常表达的分子机制和调控病毒增殖特征提供一些参考。结果表明，BmATAD3A过量表达明显促进个体发育，而BmATAD3A基因的敲除可以显着影响个体的体重，存活率，线粒体能量代谢。为了探究这一机制原因，我们通过免疫共沉淀和质谱分析筛选了BmATAD3A相互作用蛋白，确定了BmMEP50为BmATAD3A调控个体发育关键因子。同时，鉴定了转基因过表达BmATAD3A个体促进病毒增殖，并确定了BmSRP68可以促进BmATAD3A表达进而调控病毒增殖。最后，我们利用代谢组学和转录组学的联合分析表明，BmATAD3A可以通过调节线粒体核糖体蛋白表达来抑制氨基酸的生物合成。确定BmATAD3A的敲除可以通过线粒体核糖体蛋白BmmRPL11阻断线粒体活性和ATPase合成，并抑制线粒体氧化磷酸化途径。这些结果表明由BmATAD3A异常表达引起的个体发育和促进病毒增殖分子机制提供了新的见解，对由ATAD3A异常表达引起的疾病靶向治疗具有一定的借鉴作用。