19 resultados para BACULOVIRIDAE
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Baculoviruses are a group of viruses that infect invertebrates and that have been used worldwide as a biopesticide against several insect pests of the Order Lepidoptera. In Brazil, the baculovirus Spodoptera frugiperda multicapsid nucleopolyhedrovirus (SfMNPV, Baculoviridae) has been used experimentally to control S. frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), an important insect pest of corn (maize) fields and other crops. Baculoviruses can be produced either in insect larvae or in cell culture bioreactors. A major limitation to the in vitro production of baculoviruses is the rapid generation of mutants when the virus undergoes passages in cell culture. In order to evaluate the potential of in vitro methods of producing SfMNPV on a large-scale, we have multiplied a Brazilian isolate of this virus in cell culture. Extensive formation of few polyhedra mutants was observed after only two passages in Sf9 cells.
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The human Rad52 protein stimulates joint molecule formation by hRad51, a homologue of Escherichia coli RecA protein. Electron microscopic analysis of hRad52 shows that it self-associates to form ring structures with a diameter of approximately 10 nm. Each ring contains a hole at its centre. hRad52 binds to single and double-stranded DNA. In the ssDNA-hRad52 complexes, hRad52 was distributed along the length of the DNA, which exhibited a characteristic "beads on a string" appearance. At higher concentrations of hRad52, "super-rings" (approximately 30 nm) were observed and the ssDNA was collapsed upon itself. In contrast, in dsDNA-hRad52 complexes, some regions of the DNA remained protein-free while others, containing hRad52, interacted to form large protein-DNA networks. Saturating concentrations of hRad51 displaced hRad52 from ssDNA, whereas dsDNA-Rad52 complexes (networks) were more resistant to hRad51 invasion and nucleoprotein filament formation. When Rad52-Rad51-DNA complexes were probed with gold-conjugated hRad52 antibodies, the presence of globular hRad52 structures within the Rad51 nucleoprotein filament was observed. These data provide the first direct visualisation of protein-DNA complexes formed by the human Rad51 and Rad52 recombination/repair proteins.
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Cells defective in any of the RAD51 paralogs (RAD51B, RAD51C, RAD51D, XRCC2, and XRCC3) are sensitive to DNA cross-linking agents and to ionizing radiation. Because the paralogs are required for the assembly of DNA damage-induced RAD51 foci, and mutant cell lines are defective in homologous recombination and show genomic instability, their defect is thought to be caused by an inability to promote efficient recombinational repair. Here, we show that the five paralogs exist in two distinct complexes in human cells: one contains RAD51B, RAD51C, RAD51D, and XRCC2 (defined as BCDX2), whereas the other consists of RAD51C with XRCC3. Both protein complexes have been purified to homogeneity and their biochemical properties investigated. BCDX2 binds single-stranded DNA and single-stranded gaps in duplex DNA, in accord with the proposal that the paralogs play an early (pre-RAD51) role in recombinational repair. Moreover, BCDX2 complex binds specifically to nicks in duplex DNA. We suggest that the extreme sensitivity of paralog-defective cell lines to cross-linking agents is owing to defects in the processing of incised cross links and the consequential failure to initiate recombinational repair at these sites.
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Double-strand breaks (DSBs) occur frequently during DNA replication. They are also caused by ionizing radiation, chemical damage or as part of the series of programmed events that occur during meiosis. In yeast, DSB repair requires RAD52, a protein that plays a critical role in homologous recombination. Here we describe the actions of human RAD52 protein in a model system for single-strand annealing (SSA) using tailed (i.e. exonuclease resected) duplex DNA molecules. Purified human RAD52 protein binds resected DSBs and promotes associations between complementary DNA termini. Heteroduplex intermediates of these recombination reactions have been visualized by electron microscopy, revealing the specific binding of multiple rings of RAD52 to the resected termini and the formation of large protein complexes at heteroduplex joints formed by RAD52-mediated annealing.
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Minor lymphocyte stimulating (Mls) antigens specifically stimulate T cell responses that are restricted to particular T cell receptor (TCR) beta chain variable domains. The Mls phenotype is genetically controlled by an open reading frame (orf) located in the 3' long terminal repeat of mouse mammary tumor virus (MMTV); however, the mechanism of action of the orf gene product is unknown. Whereas predicted orf amino acid sequences show strong overall homology, the 20-30 COOH-terminal residues are strikingly polymorphic. This polymorphic region correlates with TCR V beta specificity. We have generated monoclonal antibodies to a synthetic peptide encompassing the 19 COOH-terminal amino acid residues of Mtv-7 orf, which encodes the Mls-1a determinant. We show here that these antibodies block Mls responses in vitro and can interfere specifically with thymic clonal deletion of Mls-1a reactive V beta 6+ T cells in neonatal mice. Furthermore, the antibodies can inhibit V beta 6+ T cell responses in vivo to an infectious MMTV that shares orf sequence homology and TCR specificity with Mtv-7. These results confirm the predicted extracellular localization of the orf COOH terminus and imply that the orf proteins of both endogenous and exogenous MMTV interact directly with TCR V beta.
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A recombinant baculovirus expressing the murine class I MHC heavy chain H-2Kd cDNA under the transcriptional control of Autografa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV) polyhedrin promoter has been isolated and used to infect Sf9 lepidopteran cells either alone or in association with a previously isolated virus expressing mouse beta 2-microglobulina (beta 2-ma). When infected with the heavy chain-encoding virus alone, H-2Kd was produced in a beta 2-m-free conformation detected on the surface of infected cells by conformation-independent antibodies. When Sf9 cells were co-infected with both viruses, approximately 10% of the heavy chain pool was engaged in the formation of native heterodimeric MHC class I molecules, which were glycosylated and transported to the cell surface as demonstrated by radio-binding experiments and flow cytometry. The assembly of the recombinant class I molecule was dependent on peptide, since heterodimer formation was brought about by H-2Kd-specific peptide ligands both in vivo, upon incubation with dually infected cells, and in vitro, in cell-free detergent extracts. In addition, a change in heavy chain conformation was brought about upon incubation with high concentrations (100 microM) of an H-2Kd-restricted octapeptide epitope from Plasmodium berghei. Furthermore, using low concentrations (3 nM) of a photoaffinity label derivative of this peptide, we show direct binding to cells co-expressing class I heavy chain and mouse beta 2-m but not to cells expressing free heavy chain only.
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The cDNA encoding the NH2-terminal 589 amino acids of the extracellular domain of the human polymeric immunoglobulin receptor was inserted into transfer vectors to generate recombinant baculo- and vaccinia viruses. Following infection of insect and mammalian cells, respectively, the resulting truncated protein corresponding to human secretory component (hSC) was secreted with high efficiency into serum-free culture medium. The Sf9 insect cell/baculovirus system yielded as much as 50 mg of hSC/liter of culture, while the mammalian cells/vaccinia virus system produced up to 10 mg of protein/liter. The M(r) of recombinant hSC varied depending on the cell line in which it was expressed (70,000 in Sf9 cells and 85-95,000 in CV-1, TK- 143B and HeLa). These variations in M(r) resulted from different glycosylation patterns, as evidenced by endoglycosidase digestion. Efficient single-step purification of the recombinant protein was achieved either by concanavalin A affinity chromatography or by Ni(2+)-chelate affinity chromatography, when a 6xHis tag was engineered to the carboxyl terminus of hSC. Recombinant hSC retained the capacity to specifically reassociate with dimeric IgA purified from hybridoma cells.
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A recombinant baculovirus encoding a single-chain murine major histocompatibility complex class I molecule in which the first three domains of H-2Kd are fused to beta 2-microglobulin (beta 2-m) via a 15-amino acid linker has been isolated and used to infect lepidopteran cells. A soluble, 391-amino acid single-chain H-2Kd (SC-Kd) molecule of 48 kDa was synthesized and glycosylated in insect cells and could be purified in the absence of detergents by affinity chromatography using the anti-H-2Kd monoclonal antibody SF1.1.1.1. We tested the ability of SC-Kd to bind antigenic peptides using a direct binding assay based on photoaffinity labeling. The photoreactive derivative was prepared from the H-2Kd-restricted Plasmodium berghei circumsporozoite protein (P.b. CS) peptide 253-260 (YIPSAEKI), a probe that we had previously shown to be unable to bind to the H-2Kd heavy chain in infected cells in the absence of co-expressed beta 2-microglobulin. SC-Kd expressed in insect cells did not require additional mouse beta 2-m to bind the photoprobe, indicating that the covalently attached beta 2-m could substitute for the free molecule. Similarly, binding of the P.b. CS photoaffinity probe to the purified SC-Kd molecule was unaffected by the addition of exogenous beta 2-m. This is in contrast to H-2KdQ10, a soluble H-2Kd molecule in which beta 2-m is noncovalently bound to the soluble heavy chain, whose ability to bind the photoaffinity probe is greatly enhanced in the presence of an excess of exogenous beta 2-m. The binding of the probe to SC-Kd was allele-specific, since labeling was selectively inhibited only by antigenic peptides known to be presented by the H-2Kd molecule.
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The beta 2-adrenergic receptor undergoes isomerization between an inactive conformation (R) and an active conformation (R*). The formation of the active conformation of the receptor molecule can be promoted by adrenergic agonists or by mutations in the third cytoplasmic domain that constitutively activate the receptor. Here we show that, of several beta-adrenergic receptor-blocking drugs tested, only two, ICI 118551 and betaxolol, inhibit the basal signaling activity of the beta 2-adrenergic receptor, thus acting as negative antagonists. We document the molecular properties of the more efficacious ICI 118551; (i) it shows higher affinity for the inactive form of the receptor and (ii) it inhibits the spontaneous formation of a beta-adrenergic receptor kinase substrate by the receptor. These properties are opposite those of adrenergic agonists, indicating that, in a fashion reciprocal to that of agonists, negative antagonists promote the formation of an inactive conformation of the receptor.
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The nuclear hormone receptors called PPARs (peroxisome proliferator-activated receptors alpha, beta, and gamma) regulate the peroxisomal beta-oxidation of fatty acids by induction of the acyl-CoA oxidase gene that encodes the rate-limiting enzyme of the pathway. Gel retardation and cotransfection assays revealed that PPAR alpha heterodimerizes with retinoid X receptor beta (RXR beta; RXR is the receptor for 9-cis-retinoic acid) and that the two receptors cooperate for the activation of the acyl-CoA oxidase gene promoter. The strongest stimulation of this promoter was obtained when both receptors were exposed simultaneously to their cognate activators. Furthermore, we show that natural fatty acids, and especially polyunsaturated fatty acids, activate PPARs as potently as does the hypolipidemic drug Wy 14,643, the most effective activator known so far. Moreover, we discovered that the synthetic arachidonic acid analogue 5,8,11,14-eicosatetraynoic acid is 100 times more effective than Wy 14,643 in the activation of PPAR alpha. In conclusion, our data demonstrate a convergence of the PPAR and RXR signaling pathways in the regulation of the peroxisomal beta-oxidation of fatty acids by fatty acids and retinoids.
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Baculoviruses are insect viruses found mainly in Lepidoptera. The family Baculoviridae is taxonomically divided in two genera, Nucleopolyhedrovirus and Granulovirus, which differ by occlusion body morphology. NPVs (Nucleopolyhedroviruses) have polyhedrical inclusion bodies (PIBs) containing multiple viral particles, while GVs (Granuloviruses) appear to be generally single particles occluded in oval shaped occlusion bodies. During the life cycle, two different viral progenies are produced: BV (Budded Virus) and PDV (Polyhedra Derived Virus), which are essential for the infectious process and virus propagation in host cells. Baculoviruses are being used for pest control and they are especially safe due to their specificity and invertebrate-restricted host range. Baculoviruses have been used as vectors for high level protein expression ofheterologous genes from prokaryotic and eukaryotic organisms. Also, recombinant DNA techniques have allowed the production of genetically modified viral insecticides. This study is a review on the taxonomy, structure, replication and molecular biology of baculoviruses, as well as their use as bioinsecticides in Brazil.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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The potato tuberworm Phthorimaea operculella (Zeller) is an important agricultural pest that causes significant economic losses to potato growers worldwide. The addition of an effective method of biological control for the potato tuberworm is greatly needed, and is currently unavailable in Brazil. The granulosis virus (Baculoviridae) is a promising biological control agent to protect post-harvest potatoes and in storage from the potato tuberworm. However, the control measure must be economically feasible. Liquid suspensions of a granulosis virus applied alone or in mixture with two commercial neem oil-based products (DalNeem (TM) and NeemAzal (TM)), and a dry powder formulation of viral granules were evaluated for control of potato tuberworm larvae by treating potato tubers under laboratory conditions. High larval mortality (86.7%) was achieved when DalNeem and virus were applied together at 4 mg of azadirachtin/L and 10(4) occlusion bodies (OBs)/mL, respectively. This combination resulted in a parts per thousand yen50% efficacy in relation to their counterparts alone. Conversely, NeemAzal did not enhance virus effectiveness against larvae of the potato tuberworm. The talc-based virus formulation was used for dusting seed tubers at different concentrations and resulted in 100% larval mortality at 5 x 10(8) OBs/g. Formulated and unformulated virus provided 50% mortality at 166 OBs/g and at 5.0 x 10(5) OBs/mL, respectively. As a result, talc-based virus formulation had a better control efficiency on potato tuberworm than the aqueous virus suspension. The granulosis virus combined with DalNeem at low rates or formulated with talc powder is a viable option to control the potato tuberworm under storage conditions.
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Das Cydia pomonella Granulovirus (CpGV, Fam. Baculoviridae) ist ein sehr virulentes und hoch spezifisches Pathogen des Apfelwicklers (Cydia pomonella), das seit mehreren Jahren in der Bundesrepublik Deutschland und anderen Ländern der EU als Insektizid zugelassen ist. Wie andere Baculoviren auch befällt es die Larven der Insekten und ist aufgrund seiner Selektivität für Nicht-Zielorganismen unbedenklich. In der Vergangenheit konzentrierte sich die Erforschung des CpGV auf Bereiche, die für die Anwendung im Pflanzenschutz relevant waren, wobei nach fast 20 Jahren nach der ersten Zulassung noch immer nicht bekannt ist, ob und wie sich das CpGV in der Umwelt etablieren kann. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Parameter, mit deren Hilfe die Populationsdynamik des CpGV beschrieben werden kann, analysiert und quantitativ bestimmt. Neben den biologischen Eigenschaften wie Virulenz, DNA-Charakterisierung und Quantifizierung der Virusnachkommenschaft wurden insbesondere die horizontale sowie die vertikale Transmission, die Inaktivierung und die Infektion später Larvenstadien untersucht. Letztlich wurden die ermittelten Parameter zusammen mit Daten aus der Literatur in ein mathematisches Modell integriert. Um die Wahrscheinlichkeit der horizontalen Transmission zu quantifizieren, wurde ein Modellsystem mit losen Äpfeln etabliert, in dem verschiedene Szenarien möglicher horizontaler Transmission unter definierten Laborbedingungen getestet wurden. In Versuchsserien, in denen ein Virusfleck, entsprechend der produzierten Virusmenge einer Eilarve, auf einen Apfel appliziert worden war, war unter den aufgesetzten Apfelwicklerlarven lediglich eine sehr geringe Mortalität von 3 - 6% zu beobachten. Wurde jedoch ein an einer Virusinfektion gestorbener Larvenkadaver als Inokulum verwendet, lag die Mortalitätsrate aufgesetzter Larven bei über 40%. Diese beobachtete hohe horizontale Transmissionsrate konnte mit dem Verhalten der Larven erklärt werden. Die Larven zeigten eine deutliche Einbohrpräferenz für den Stielansatz bzw. den Kelch, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens einer an der Infektion verendeten Larve mit einer gesunden Larve um ein Vielfaches zunahm. In einem ähnlich angelegten Freilandversuch konnte eine horizontale Transmission nicht belegt werden. Der Unterschied zur Kontrollgruppe fiel aufgrund einer hohen natürlichen Mortalität und einer damit einhergehenden niedrigen Dichte der Larven zu gering aus. Parallel hierzu wurde außerdem eine Halbwertszeit von 52 Sonnenstunden für das CpGV ermittelt. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass die Mortalität von späteren Larvenstadien, die 14 Tage Zeit hatten sich in die Äpfel einzubohren, bevor eine CpGV-Applikation durchgeführt wurde, ebenso hoch war wie bei Larven, die sich im L1-Stadium auf der Apfeloberfläche infizierten. Aufgrund des höheren Alters jener Larven war der Fraßschaden an befallenen Äpfeln jedoch wesentlich größer und vergleichbar mit dem Fraßschaden einer unbehandelten Kontrolle. Der Versuch zur vertikalen Transmission zeigte dass, obwohl die verwendete Apfelwicklerzucht nicht frei von CpGV war, die Mortalitätsrate der Nachkommen subletal infizierter Weibchen (44%) jedoch deutlich höher war als die der Nachkommen subletal infizierter Männchen (28%) und der unbehandelten Kontrolle (27%). Auch in den PCR-Analysen konnte eine größere Menge an CpGV-Trägern bei den Nachkommen subletal infizierter Weibchen (67%) als bei den Nachkommen subletal infizierter Männchen (49%) und bei der Kontrolle (42%) nachgewiesen werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Infektion durch subletal infizierte Weibchen vertikal in die nächste Generation übertragen werden kann. Dies lässt erkennen, dass in der Folgegeneration des Apfelwicklers eine zusätzliche Wirkung des CpGV durch vertikale Transmission auftreten kann. Hierin wäre auch ein potentieller Mechanismus für eine dauerhafte Etablierung des Virus zu sehen. Letztlich wurden alle Parameter, die die CpGV-Apfelwickler-Beziehung beschreiben, in ein mathematisches Modell GRANULO integriert. Nach einer Sensitivitätsanalyse wurde GRANULO teilweise mit Daten aus den Freilandversuchen verifiziert. Durch Modifikation der Virusparameter im Modell konnte anschließend der Einfluss veränderter biologischer Eigenschaften (UV-Stabilität und Transmissionsraten) der Viren in Simulationen theoretisch erprobt werden. Das beschriebene Modell, das allerdings noch einer weitergehenden Verifizierung und Validierung bedarf, ist eine erste Annäherung an die quantitative Erfassung und Modellierung der Populationsdynamik des Systems CpGV-Apfelwickler. Die im Zusammenhang mit der Populationsdynamik des Apfelwicklers erhobenen Daten können einen wertvollen Beitrag zur Optimierung von Kontrollstrategien des Apfelwicklers mittels CpGV leisten. Außerdem geben sie Aufschluss über die Etablierungsmöglichkeiten dieses Bioinsektizids.
On the inheritance and mechanism of baculovirus resistance of the codling moth, Cydia pomonella (L.)
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Das Cydia pomonella Granulovirus (CpGV, Baculoviridae) wird seit Ende der 1980er Jahre als hoch-selektives und effizientes biologisches Bekämpfungsmittel zur Kontrolle des Apfelwicklers im Obstanbau eingesetzt. Seit 2004 wurden in Europa verschiedene Apfelwicklerpopulationen beobachtet die resistent gegenüber dem hauptsächlich angewendeten Isolat CpGV-M aufweisen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Vererbung und des Mechanismus der CpGV Resistenz. Einzelpaarkreuzungen zwischen einem empfindlichen Laborstamm (CpS) und einem homogen resistenten Stamm (CpRR1) zeigten, dass die Resistenz durch ein einziges dominantes Gen, das auf dem Z-Chromosom lokalisiert ist, vererbt wird. Massernkreuzungen zwischen CpS und einer heterogen resistenten Feldpopulation (CpR) deuteten zunächst auf einen unvollständig dominanten autosomalen Erbgang hin. Einzelpaarkreuzungen zwischen CpS und CpR bewiesen jedoch, dass die Resistenz in CpR ebenfalls monogen dominant und geschlechtsgebunden auf dem Z-Chromosom vererbt wird. Diese Arbeit diskutiert zudem die Vor- und Nachteile von Einzelpaarkreuzungen gegenüber Massernkreuzungen bei der Untersuchung von Vererbungsmechanismen. Die Wirksamkeit eines neuen CpGV Isolates aus dem Iran (CpGV-I12) gegenüber CpRR1 Larven, wurde in Bioassays getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass CpGV-I12 die Resistenz in allen Larvenstadien von CpRR1 brechen kann und fast so gut wirkt wie CpGV-M gegenüber CpS Larven. Daher ist CpGV-I12 für die Kontrolle des Apfelwicklers in Anlagen wo die Resistenz aufgetreten ist geeignet. Um den der CpGV Resistenz zugrunde liegenden Mechanismus zu untersuchen, wurden vier verschiedene Experimente durchgeführt: 1) die peritrophische Membran degradiert indem ein optischer Aufheller dem virus-enthaltenden Futtermedium beigefügt wurde. Das Entfernen dieser mechanischen Schutzbarriere, die den Mitteldarm auskleidet, führte allerdings nicht zu einer Reduzierung der Resistenz in CpR Larven. Demnach ist die peritrophische Membran nicht am Resistenzmechanismus beteiligt. 2) Die Injektion von Budded Virus in das Hämocoel führte nicht zur Brechung der Resistenz. Folglich die die Resistenz nicht auf den Mitteldarm beschränkt, sondern auch in der Sekundärinfektion wirksam. 3) Die Replikation von CpGV in verschiedenen Geweben (Mitteldarm, Hämolymphe und Fettkörper) von CpS und CpRR1 wurde mittels quantitativer PCR verfolgt. In CpS Larven konnte in allen drei Gewebetypen sowohl nach oraler als auch nach intra-hämocoelarer Infektion eine Zunahme der CpGV Genome in Abhängigkeit der Zeit festgestellt werden. Dagegen konnte in den Geweben aus CpRR1 nach oraler sowie intra-hämocoelarer Infektion keine Virusreplikation detektiert werden. Dies deutet darauf hin, dass die CpGV Resistenz in allen Zelltypen präsent ist. 4) Um zu untersuchen ob ein humoraler Faktor in der Hämolymphe ursächlich an der Resistenz beteiligt ist, wurde Hämolymphe aus CpRR1 Larven in CpS Larven injiziert und diese anschließend oral mit CpGV infiziert. Es konnte jedoch keine Immunreaktion beobachtet und kein Faktor in der Hämolymphe identifiziert werden, der Resistenz induzieren könnte. Auf Grundlage dieser Ergebnisse kann festgestellt werden, dass in resistenten Apfelwicklerlarven die virale Replikation in allen Zelltypen verhindert wird, was auf eine Virus-Zell Inkompatibilität hinweist. Da in CpRR1 keine DNA Replikation beobachtet wurde, wird die CpGV Resistenz wahrscheinlich durch eine frühe Unterbindung der Virusreplikation verursacht.Das früh exprimierte Gen pe38 codiert für ein Protein, das wahrscheinlich für die Resistenzbrechung durch CpGV-I12 verantwortlich ist. Interaktionen zwischen dem Protein PE38 und Proteinen in CpRR1 wurden mit Hilfe des Yeast Two-Hybrid (Y2H) Systems untersucht. Die detektierten Interaktionen sind noch nicht durch andere Methoden bestätigt, jedoch wurden zwei mögliche Gene auf dem Z-Chromosom und eines auf Chromosom 15 gefunden, wie möglicherweise an der CpGV Resistenz beteiligt sind.