昆虫杆状病毒作为外源基因表达载体的应用

1 昆虫杆状病毒的分子生物学研究 昆虫核型多角体病毒属于杆状病毒科,这类病毒具有双链超螺旋大分子DNA,能感染数百种昆虫.     

杆状病毒p35基因序列与分子进化

本文对家蚕核多角体病毒(BomoNPV)、苜蓿银纹夜蛾核多角病毒(AucaNPV)、斜纹夜蛾核型多角体病毒(SpliNPV)、粘虫核型多角体病毒(LeseNPV)、美国白蛾核型多角体病毒(HycuNPV)和薄荷灰夜蛾核型多角体病毒(RaouNPV)6类杆状病毒的p35基因进行序列比对和进化分析。结果显示,LeseNPV、AucaNPV、SpliNPV、RaouNPV、BomoNPVp35基因核苷酸序列之间同源性在78%￣100%之间,氨基酸间的同源性在58%￣100%之间,总体上p35基因在进化上具有保守性;Chou-Fasman法对蛋白2级结构的预测结果显示,不同杆状病毒P35蛋白的2级结构在总体上具相似性,但在某些区域显示明显的差异,这种差异也许是导致P35抗凋亡活性不同的原因。Neighbor-Joining算法建立了基于p35基因的分子进化系统树,结果显示:LeseNPV处于无根树的最根部,与其它NPV相距较远,AucaNPV、SpliNPV、RaoumuNPV各自形成独立的分枝,BomoNPV与HycuNPV形成独立的1组;12种不同来源的BomoNPVp35基因的系统进化分析显示,BomoNPV基本上按采集地聚类。     

利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统在家蚕中表达人生长素

人生长素是由腺垂体分泌的一种在人体生长、发育及代谢中发挥重要作用的激素,具有广泛的生理作用。利用家蚕核型多角体病毒(BmNPV)Bac-to-Bac表达系统,将人生长素基因(hgh)克隆到杆状病毒转移载体pFastBacHTb,通过细菌转座子原理,转化BmDH10Bac细胞,获得重组穿梭载体质粒Bacmid-hgh,并将其转染家蚕BmN细胞,获得含有hgh的重组杆状病毒。将此重组病毒感染家蚕BmN细胞,收集重组病毒液并穿刺接种家蚕5龄起蚕,3 d后观察到家蚕感染了杆状病毒的症状,并通过SDS-PAGE和Western blotting方法在家蚕血液中检测到分子质量约20 kD的目的蛋白,表明人生长素通过Bac-to-Bac系统在家蚕体内获得了表达。     

利用双色荧光观察分析重组家蚕杆状病毒对昆虫细胞及蚕体组织的感染

尝试将红色荧光蛋白(RFP)作为昆虫表达体系的分子标签,克隆了rfp基因的读码框,通过Bac-to-Bac杆状病毒表达系统,将该基因插入家蚕核型多角体病毒(BmNPV)中,获得重组杆状病毒BmNPV-rfp。对家蚕细胞的感染表明,rfp适于在昆虫细胞中表达,在显微镜下红色荧光很明显,说明RFP可以作为杆状病毒表达的分子标签。BmNPV-rfp和另一种插入绿色荧光蛋白基因gfp的家蚕重组杆状病毒BmNPV-gfp混合感染家蚕细胞和幼虫的实验表明,二者的荧光很少在同一细胞中发生重叠,说明昆虫细胞大多只感受1次同一来源的病毒。BmNPV-rfp、BmN-PV-gfp与AcNPV混合感染Sf21细胞的结果也证明了该推断,并且还显示AcNPV可以协助BmNPV来源的病毒基因在Sf21细胞中表达以及协助病毒增殖或产生杂交病毒,但尚未明确其机制。     

家蚕丝素重链启动子克隆片段在家蚕体内和昆虫培养细胞内的渗漏表达

为了探讨家蚕丝素重链基因的调控机制,应用重组苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcMNPV)为基因转移载体,以绿色荧光蛋白基因为报告基因,研究了丝素重链基因启动子克隆片段在家蚕丝腺的不同部位,以及脂肪体细胞和Sf9培养细胞中的表达渗漏。结果发现,丝素重链启动子克隆片段在家蚕中部丝腺存在表达渗漏,并且在中部丝腺前部的表达活性要强于中部丝腺的中部和后部;克隆片段在脂肪体组织存在表达渗漏,通过荧光解剖显微镜可以在体表观察到绿色荧光;克隆片段在Sf9培养细胞中也存在表达渗漏。上述结果说明目前已知的有关家蚕丝素重链基因的调控元件仍不充分,家蚕基因组中可能还有其他调控丝素重链基因表达组织和时相的特异性元件存在。     

苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒对家蚕的感染性分析

苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒作为一种新型微生物源低毒杀虫剂,能够防治大多数鳞翅目昆虫并广泛应用于农业生产,它对同属于鳞翅目昆虫的家蚕是否具有感染性是该生物农药在桑保和蚕区植保上推广的关键。     

不同截短的丝素重链基因启动子驱动报告基因在家蚕组织中的表达

应用重组苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcMNPV)为基因转移载体,以绿色荧光蛋白基因(EGFP)为报告基因,研究不同截短的丝素重链基因启动子(-2127/+23、-925/+23和-238/+23)驱动报告基因在家蚕5龄幼虫组织中的表达情况。结果发现,通过病毒感染介导,3种长度丝素重链基因启动子驱动的报告基因在脂肪体和血细胞中存在异位表达,从个体体表可直接观察到明显的绿色荧光;3种长度的启动子都能在后部丝腺中高效起始EGFP的转录,产生绿色荧光;长度为0.9kb和0.2kb的启动子0.9KH、0.2KH在中部丝腺能起始EGFP转录产生绿色荧光,而2.1kb的启动子(2.1KH)能起始EGFP转录,但未能检测到绿色荧光;3种长度的启动子也能在Sf9培养细胞中起始EGFP基因表达。上述结果表明,丝素重链基因启动子没有严格的组织特异性。     

狂犬病病毒核蛋白在Bac-To-Bac/AcMNPV杆状病毒系统的表达

为真核表达狂犬病病毒的核蛋白,本研究通过RT-PCR克隆狂犬病病毒ERA株核蛋白基因,将其克隆于杆状病毒转移载体pFastBacHTB中,构建重组质粒pFastBacHTB-NP并将其转化DH10Bac细胞,得到重组穿梭质粒reBacmid-NP;通过转染昆虫细胞sf9包装重组杆状病毒。SDS-PAGE、western blot和间接免疫荧光对表达的蛋白进行鉴定和反应原性分析。分别以重组杆状病毒表达的核蛋白、原核表达核蛋白为包被抗原进行ELISA检测。结果表明,在昆虫细胞中表达的狂犬病病毒重组核蛋白能与鼠抗RV核蛋白单克隆抗体和RV阳性血清特异性结合,其相对分子量约为50.5ku。以重组杆状病毒表达的核蛋白为抗原建立的rNP-ELISA的敏感性、特异性、符合率分别为86.36%,89.83%,90.00%,优于大肠杆菌表达的RV核蛋白。说明杆状病毒系统表达的核蛋白是建立RV核蛋白ELISA抗体检测方法的理想抗原。     

用杆状病毒载体系统表达禽畜传染病病毒基因研究概况

用杆状病毒载体系统表达禽畜传染病病毒基因研究概况陈茹（广州动植物检疫局，５１００１０）杆状病毒（Ｂａｃｕｌｏｖｉｒｕｓ）属杆状病毒科（Ｂａｃｕｌｏｖｉｒｉｄａｅ），因病毒粒子呈杆状而得名，是一环状双链ＤＮＡ病毒，基因纽约为１３０Ｋｂ。本科下分两个亚科...     

昆虫杆状病毒表达系统研究进展及其应用展望

昆虫杆状病毒表达系统作为四大表达系统之一,已广泛应用于重组蛋白的合成。该系统具有如多角体启动子控制下的高效表达,比较完善的转译后加工修饰,容易从无血清培养上清中纯化,无内毒素污染等特点。杆状病毒表达载体系统研究的最新进展:高强度早期启动子群杆状病毒转移载体的成功合成,以扩大寄主范围和增进重组蛋白稳定性为目的的亲本病毒的改造;通用的昆虫细胞培养基配方的不断优化,特定昆虫细胞株培养基的研制和适用于大规模悬浮培养的无血清培养基的商品化;旨在进行复杂糖基化及提供相对稳定细胞环境的宿主细胞工程;以新标记物(tag)载体和相关亲和层析方法为代表的蛋白质高效纯化方法的进步。昆虫杆状病毒表达载体系统在基础研究、医药卫生和农业上具有广阔的应用前景。     

昆虫杆状病毒多角体蛋白基因超高水平表达的分子机制研究进展

昆虫杆状病毒的生活史中令人惊奇的现象之一是其极晚期基因多角体蛋白(polyhedrin, polh)基因的超高水平表达,表达产生的多角体蛋白将病毒粒子包埋到内部形成包涵体。本文根据已有的研究结果,从3个方面概括了polh基因超高水平表达的机制,即polh启动子的结构特征和转录调控、polh mRNA的结构和翻译调控以及影响polh基因表达的蛋白调控因子,期望有助于更好地理解polh超高水平表达调控的分子机制,为提高杆状病毒表达载体系统表达外源蛋白效率提供理论指导。     

基于BmNPV DNA聚合酶基因对昆虫杆状病毒系统进化的分析

将家蚕核型多角体病毒DNA聚合酶基因与2009年3月前完成全基因组测序的49种杆状病毒DNA聚合酶基因进行核苷酸序列和氨基酸序列的同源性比较分析，并建立基于氨基酸序列的系统进化树。结果显示，该系统进化树支持将杆状病毒分为鳞翅目核型多角体病毒、鳞翅目颗粒体病毒、膜翅目杆状病毒和双翅目杆状病毒的最新建议分类系统，且BmNPV与其他大多数核型多角体病毒同源性较高，属于鳞翅目Group I NPVs，与AcMNPV、PlxyNPV亲缘关系最近。     

猴B病毒gB基因杆状病毒表达载体的构建

根据B病毒E2490株(基因序列AF533768)人工合成猴B病毒gB基因,通过XbaI和EcoRI特异性酶切,将其亚克隆于昆虫杆状病毒表达载体pFastBacHTA,经PCR、酶切及测序鉴定,表明构建了猴B病毒gB基因杆状病毒表达重组质粒pFastHTA-gB。在此基础上,重组质粒转化DH10Bac感受态细胞,经平板抗性筛选,PCR鉴定,表明获得了转座的杆粒,为下一步进行昆虫细胞的转染和以猴B病毒gB蛋白为抗原的猴B病毒ELISA检测试剂盒的研制奠定了基础。     

苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒囊膜蛋白GP64与寄主细胞互作蛋白的初步鉴定

鉴定杆状病毒与宿主昆虫细胞间的互作蛋白,对于进一步研究病毒受体的特性与功能,理解病毒与宿主细胞的相互作用关系具有重要意义。为了阐明苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Ac MNPV)出芽型病毒粒子(BV)囊膜蛋白GP64是否与宿主细胞表面蛋白存在互作,利用蛋白酶K消化处理Tn细胞系的细胞膜蛋白,结果表明BV不能感染经300μg/m L蛋白酶K消化处理的Tn细胞,免疫荧光检测BV病毒粒子不能吸附于Tn细胞膜上。利用病毒覆盖蛋白印迹实验(VOPBA)及质谱初步鉴定的结果显示,Tn细胞膜上的翻译控制肿瘤蛋白(TCTP)是与BV囊膜蛋白GP64互作的候选蛋白。     

提高昆虫杆状病毒表达系统重组蛋白表达水平的技术

昆虫杆状病毒表达系统已广泛用于各种重组蛋白的生产。然而,由于各种因素重组蛋白的表达量远远达不到理想的水平。提高重组蛋白的表达水平成为提高昆虫杆状病毒表达系统效率的核心问题。根据目前的研究,提高外源基因表达水平的技术主要包括抑制目的蛋白降解、合理调控目的基因的转录、优化启动子类型以及利用活体昆虫而非培养细胞,如用家蚕幼虫或蛹进行表达等。这些技术也为家蚕成为更加高效的生物反应器奠定了基础。     

禽流感病毒NS1蛋白在杆状病毒表达系统中的表达

为获得纯化的禽流感病毒(AIV)的NS1蛋白,将A/chicken/Guangxi/10/99(H9N2)(CK/GX/10/99)NS1全长核苷酸克隆至杆状病毒转移载体pFastBacHTA中,构建了重组转移载体pFastBacHTA-NS1,然后转化入DH10Bac感受态细胞中制备重组杆粒,在脂质体介导下转染sf9昆虫细胞,获得表达NS1基因的重组杆状病毒。用重组杆状病毒转染昆虫细胞sf9进行NS1蛋白的表达,通过SDS-PAGE电泳、Western blot、间接免疫荧光(IFA)对表达的目标蛋白进行分析。结果表明,构建了含NS1基因的重组杆状病毒,分子质量约30ku的重组蛋白得到了表达,为NS1的相关功能研究奠定了基础。     

利用柞蚕核型多角体病毒表达载体系统在柞蚕蛹中表达增强型绿色荧光蛋白

为了探讨外源蛋白在柞蚕蛹-柞蚕核型多角体病毒(ApNPV)表达系统的表达水平和稳定性,将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因克隆到柞蚕核型多角体病毒转移表达载体pApM748BE中,获得重组质粒DNA,与ApNPV DNA共转染樗蚕(Phi-losamia cynthiam)培养细胞Pc-01后,用末端稀释法筛选获得重组病毒ApNPV-Δph/egfp+。将该重组病毒感染柞蚕蛹,采用SDS-PAGE和Western blot方法检测EGFP在柞蚕蛹中的表达,结果显示:在柞蚕蛹感染重组病毒ApNPV-Δph/egfp+后6 d,EG-FP就有明显的表达;感染后12～18 d,蛹体液中的EGFP含量保持较高水平,以EGFP标准样品定量分析EGFP在柞蚕蛹体液中的表达水平高于1 mg/mL;感染后30～39 d仍可以检测到蛹体液中EGFP的表达,而且蛋白稳定。研究结果表明,利用柞蚕核型多角体病毒作表达载体,可在柞蚕蛹中高效稳定地表达EGFP,并且EGFP在雌雄蛹间的表达水平无明显差异。     

家蚕Polh+ Bac-to-Bac杆状病毒表达系统的构建

为利用杆状病毒的强启动子——多角体启动子而构建的重组杆状病毒一般是多角体缺失型(polh-)病毒。为了解决家蚕生物反应器规模化生产中病毒必需经皮接种而效率低下的问题,在建立家蚕Bac-to-Bac快速表达系统的基础上,构建了能形成多角体的家蚕Polh+ Bac-to-Bac表达系统。通过该系统能够产生表达外源目的基因的重组病毒,获得的该重组病毒能在培养细胞内表达,也能通过经口添食感染表达。利用EGFP报告基因分析了该系统的表达效果,构建的重组病毒不仅有效表达了EGFP蛋白,还在细胞核中形成了大量多角体。该系统较好解决了重组病毒必需经皮接种感染的缺陷,提高了生产效率,拓宽了杆状病毒在生物杀虫剂、基因治疗等领域的应用前景。     

昆虫杆状病毒表达系统生产流感疫苗的研究进展

综述了昆虫杆状病毒表达系统生产流感疫苗的研究进展,同时分析了昆虫杆状病毒表达系统表达流感病毒样颗粒用于流感疫苗的优势和前景,以期为兽用流感病毒VLPs疫苗研发提供参考。