中科院武汉病毒所人工合成杆状病毒获得成功
摘要：近期，中国科学院武汉病毒研究所胡志红研究员课题组联合运用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。
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~30kb。迄今为止，所报道成功合成的DNA病毒最大不超过6kb。杆状病毒是一类大的双链DNA病毒（基因组大小80-180kb），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胡志红研究员课题组联合运用PCR及酵母转化相关的同源重组（TransformationAssociatedRecombination,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60bp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个~15kb的片段、3个~45kb的片段和全基因组（145,299bp）。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。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。
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“thisisahighlysignificantpaperthatwillserveasalandmarkinsyntheticbiology”。
这一研究成果已经在ACSSyntheticbiology杂志上在线发表（DOI:10.1021/acssynbio.7b00028），中科院武汉病毒所的博士生商雨为该论文的第一作者，邓菲研究员和胡志红研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了中国科学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）、中国科学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。
题目：ConstructionandRescueofaFunctionalSyntheticBaculovirus
Abstract
Syntheticvirusesprovideapowerfulplatformtodelvedeeperintothenatureandfunctionofvirusesaswellastoengineerviruseswithnovelproperties.Sofar,mostsyntheticviruseshavebeenRNAviruses(<30kb)and
smallDNAviruses,suchasbacteriophagephiX174.BaculovirusescontainalargecirculardsDNAgenomeof80–180kbandhavebeenusedasbiocontrolagentsandproteinexpressionvectors.Here,wereportonthefirstsynthesisofabaculovirusbasedonthetypespeciesAutographacalifornicanucleopolyhedrovirus,AcMNPV,byacombinationofPCRandtransformation-associatedrecombinationinyeast.Thesyntheticgenome,designatedAcMNPV-WIV-Syn1,is145?299bpcomprisingthecompletegenomeofAcMNPVexceptforthehr4alocusthatwasreplacedwithan～11.5kbcassetteofbacterialandyeastartificialchromosomalelementsandanegfpgene.Sf9insectcellsweretransfectedwithAcMNPV-WIV-Syn1DNAandprogenyviruswasexaminedbyelectronmicroscopy,andassayedinone-stepgrowthcurvesandoralinfectivity.TheresultsconclusivelyshowedthattherescuedvirusAcMNPV-WIV-Syn1hadstructuralandbiologicalpropertiescomparabletotheparentalvirus.Wevalidatedaproofofconceptthatabonafidebaculoviruscanbesynthesized.Thenewplatformallowsmanipulationatanyormultiplelociandwillfacilitatefuturestudiessuchasidentifyingtheminimalbaculovirusgenomeandconstructionofbetterexpressionvectors.ThisisthelargestDNAvirussynthesizedsofar,anditssuccessislikelytobetheimpetustostimulatethefieldsofotherlargeDNAvirusessuchasherpesvirusesandpoxviruses.
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