杆状病毒表达载体系统

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昆虫杆状病毒表达载体系统作为目前被广泛应用的体外基因表达系统,相对于以大肠杆菌为代表的原核表达系统和包括酵母和哺乳动物的真核表达系统具有独特的生物学特性,因此日益受到人们的重视。

杆状病毒表达系统

杆状病毒具有很好的安全性:

外源基因插入多角体蛋白基因座位后将引起后者的缺失或失活,这样重组病毒就不会形成多角体蛋白,使得病毒粒子缺少天然的保护物,故重组病毒在自然环境下极易失活,不会造成对人类的危害和环境的污染。

与哺乳动物细胞表达系统相比载体构建周期短:

昆虫杆状病毒表达系统载体的构建主要是针对杆状病毒,而非昆虫细胞系本身,这就大大缩短了从基因克隆到蛋白表达的时间。

能容纳大分子的插入片段:

杆状病毒基因具有较大的柔韧性,可容纳较大片段的外源 DNA 插入,是表达大片段 DNA 的理想载体。目前尚不知杆状病毒所能容纳的外源基因长度的上限。

与其他真核表达系统相比较,杆状病毒表达系统最突出的特点就是能获得重组蛋白高水平的表达,最高可使目的蛋白表达量达到细胞总蛋白的50%。

在同一细胞内同时表达多个基因的能力:

既可采用不同的重组病毒同时感染细胞的形式(Co-infection),也可采用在同一转移载体上同时克隆多个外源基因的形式,表达产物可加工形成具有活性的异源二聚体或多聚体。

表达的蛋白种类广泛:

昆虫杆状病毒表达载体系统能表达来源于几乎任何组织或细胞的产物(从细菌到高等动物的组织细胞),这些产物也可以来自于细胞的任何位置(细胞核、细胞外或细胞质);自从 1983 年 Smith 和 Summers 首次利用苜蓿丫纹夜蛾核型多角体病毒成功表达人 β 干扰素以来,已有数百种外源基因在昆虫杆状病毒表达载体系统中得到表达。

重组蛋白翻译后的加工过程完整:

杆状病毒是一种高产量的真核基因表达载体,在昆虫细胞内,杆状病毒表达的外源基因产物可以得到各种翻译后修饰,包括磷酸化、糖基化、酰胺化、信号肽切割和蛋白质裂解等。因此,当杆状病毒表达哺乳动物包括人类的蛋白时,比原核表达系统更容易获得有正确结构和修饰的活性产物。相比原核表达载体系统,昆虫杆状病毒表达载体系统重组蛋白的翻译后修饰与处理都与哺乳动物细胞相似,故通常能够产生具有正确折叠构象的膜蛋白。

适用于毒性蛋白的表达:

昆虫杆状病毒表达载体系统通常应用杆状病毒载体上的极晚期蛋白启动子(如多角体启动子和 P10 启动子)进行外源蛋白表达,在外源基因表达之前,大部分的病毒与宿主基因已被关闭。因此,基本不会影响对细胞有毒性的外源蛋白表达水平。

被广泛用于虫媒病毒疫苗的研发:

虫媒病毒通常以节肢动物作为传播媒介,故其蛋白在昆虫杆状病毒表达系统中翻译后的折叠和糖基化修饰通常都正确,在控制节肢动物这一传染源和应用抗病毒药物来控制虫媒病毒感染都不太有效的情况下,疫苗仍是预防虫媒病毒相关疾病的有效方式,而昆虫杆状病毒表达载体系统将得到充分的利用。