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tetR: Tc抑制因子
VP16:转录激活亚基 tTA: Tc应答转录激活因子
RevTet-Off Gene Expression Syv
tetR
VP16
pTet Off
TRE Pmincmv
Gene of Interest
pTRE2
rtetR: 反Tc抑制因子
VP16:转录激活亚基
逆转录病毒表达系统
逆转录病毒载体的构建和改造
• Env、pol、gag为RNA病
毒中控制复制和表达外
膜蛋白的基因。 • 重新构建的反转录病毒 载体将去除gag、pol、 env基因,并将它们整 合到包装细胞株的基因 组中。 • +是RNA病毒包装时的 识别序列,保留在反转 录病毒载体中。
逆转录病毒的 包装过程
逆转录病毒表达系统
• 长期、稳定的基因表达,可 以遗传 • 只能侵染分裂期的寄主细胞 • 中度的蛋白表达水平
• 单一载体操作
• 病毒效价达 106 pfu/ml • 平均可插入6.5kb的外源片段
• 病毒的效价可达 1012 pfu/ml
• 平均可插入8kb的外源片段
Retroviral Expression System
病毒载体疫苗
重组腺病毒的作用
在哺乳动物细胞中,AdV已被成功应用于表达各种病毒
和细胞的基因,腺病毒表达载体系统表达出蛋白的生 物化学特性,可用于商业价值的开发,它可用来生产 亚单位疫苗,和新型诊断试剂盒的开发。
AdV可以通过转染细胞来表达蛋白,除基因治疗的相关
实验外还可用做体内特性研究。
纯化腺病毒的电子显微照片
更为流行的方法采用了穿梭载体与腺病毒质粒转化一种特殊的菌株(BJ
5183)。然后从细菌中收集重组腺病毒,用其感染HEK 293细胞。
Adeno-X Expression System
Adeno-X Expression System
构建重组腺病毒不同方法比较
同源重组 Viral DNA 制备穿梭载体和 腺病毒载体 目的基因从穿梭 载体克隆到腺病 毒载体 7-14天 -Plasmid-based 7-14天 0-15天 2-3天 4天 体外连接法
泛嗜性逆转录病毒 表达系统
宿主范围广
为什么泛嗜性逆转录病毒的宿主范围如此广?
外膜蛋白识别宿主细胞表面的受体
VSV-G外膜蛋白不需识别宿主细胞表面的受体
Package cell line GP2-293整合有gag-pol 基 因 pVSV-G 载体与pLXRN 载体共转化
pVSV-G
Package Cell Line GP-293
结合分子模拟腺病毒纤突衣壳蛋白,使载体选择性靶
向相应细胞,减少载体的非特异性感染及免疫反应。
提高腺病毒载体的靶向特异性
另一种改造策略:
改造腺病毒的基因结构,置换上针对癌细胞的特
异型启动子。如装上AFP启动子,使载体特异性感 染肝癌细胞。
第三代腺病毒载体
宿主的免疫反应仍然是获得转基因长期表达和重复使用 腺病毒载体的主要障碍。大量研究已证实,具有感染性的腺病 毒载体本身就足以引起免疫反应。 更为“复杂”的腺病毒载体就是第三代腺病毒载体,在其 构建时去除了某些病毒基因,甚至是去除了全部的病毒基因。
胞、骨细胞、血管、肌肉、脑、中枢神经系统等。
重组腺病毒表达系统
通过对本体蛋白的同样的翻译后的修饰,在细胞 中表达真核蛋白。 一系列腺病毒转换因素允许产生高水平的异种蛋 白。重组蛋白代表了整个细胞蛋白的最丰富的多 肽(20%-30%)。 在较好的条件下,表达系统在数升的293细胞悬浮 培养液中可以按比例地增加,产量可达90mg/L。
第二代腺病毒载体
第二代腺病毒载体是病毒基因组的E2A区缺失,并突 变或缺失E4区基因。这种载体装载容量有所增加 (可达11kb) ,细胞毒性和免疫原性有所减弱,而目 的基因的表达时间更长。
提高腺病毒载体的靶向特异性
一种研究方向: 改造腺病毒囊膜表面五邻体纤维蛋白的结构。根据 Adv5纤突蛋白结节区的结构特征,去除病毒与受体 (CAR,柯萨奇2腺病毒受体)的亲和性,经特异性细胞
被注射Ad5.CMV-LacZ的大鼠脊髓
被注射Ad5.CMV-GFP的大鼠纹状体的切片
用AdV转染基因的优点
速度快,简单,不需要任何特殊的装备。 相对其它方法,它非常容易被接受。事实上,这种感
染后细胞生存率几乎为100%。因此,AdV有向细胞内 转染遗传物质而忽视毒性作用的能力。
许多细胞类型均可被转染。
pLXRN
Pantropic Retroviral Expression System
Pantropic Retroviral Expression Vector
泛嗜性逆转录病毒载体
带GFP报告基因的 逆转录病毒载体
RevTet-On & Off Gene Expression System
第三代腺病毒载体不但可容纳较大的外源基因
(32kb) ,而且较容易获得高滴度( 109pfu /ml) 。
Adeno-X VS Retrovirus Expression System 腺病毒表达系统
• 腺病毒在寄主细胞中呈游离 态,基因瞬时表达 • 可侵染处于分裂期或非分裂 期的寄主细胞 • 高水平的蛋白质表达 • 双载体系统的操作
获得重组腺病毒 噬斑纯化
总计
14-21天 5-10天
26-45天
17-22天 0-5天
24-56天
4-7天 -10-17天
Ad5腺病毒可感染的寄主
人体各类组织的细胞,除造血细胞外
多种哺乳动物细胞:
Species Chicken Dog Monkey Mouse Pig Rabbit Rat Sheep Reference Fisher & Watanable, 1996 Fang et al., 1996 Bout et al., 1994 Lee et al., 1996; Stratford-Perricaudet et al., 1990 French et al., 1994 Donahue, et al., 1998; Riew et al., 1998 Mastrangeil et al., 1993 Hoizinger et al., 1995
Add HRP conj. secondary
Adeno-XTM Rapid Titration Kit 的特点
• 简单的免疫染色方法 • 整个过程只需48小时. 而传统繁琐的方法需要2个星期
才能完成
• 对所有重组的Ad5病毒能实现准确而快速的滴度测定
Adeno-XTM Rapid Adenoviral purification System
Retro-X Retroviral Expression Vectors
LRCX Retroviral Expression Vectors
MSCV Retroviral Expression System
小鼠干细胞病毒表达载体
• 造血细胞 • 胚胎干细胞 • 胚胎性癌细胞
Pantropic Retroviral Expression System
HEK 293 cells have been engineered to include Adenovirus E1a/E1b genes E1a/E1b genes (integrated into 293 genome) allow replication and transcription of Adenovirus
rtTA: 反Tc调控的转录因子
RevTet-On Gene Expression System Pcmv r tetR
VP16
: Dox
pTet On
TRE Pmincmv
Gene of Interest
pTRE2
RevTet-Off & On Gene Expression System
在各种细胞系中建立可调控的基因表达系统 Tc 或 Dox 诱导所需的剂量远小于细胞毒素的水平,不会影响细胞 的生长。 外源基因表达为激活方式,容易控制。 表达水平相比其他组成型的真核强启动子要高几十倍。
基因表达受到严谨的调控,可以表达毒性基因等
谢 谢
系统, E4调节有效的晚期基因转录。
病毒的受体与入侵细胞的过程
腺病毒感染细胞的第一步是通过纤突蛋白与细胞表面柯萨奇 病毒和腺病毒受体(CAR)结合。腺病毒粘附后,五邻体蛋白 上的精氨酸-谷氨酸-天门冬氨酸(RGD)与细胞表面的整 合素αvβ3和αvβ5结合并相互作用使病毒进入细胞。
第一代腺病毒载体
腺病毒基因组编码数十个腺病毒的结构和功能蛋白,分为早
期表达和晚期表达。早期表达的蛋白是功能蛋白、晚期表达的有 功能蛋白和结构蛋白,并且早期的功能蛋白调控晚期蛋白的表达。
早期表达的E1区蛋白(甚至包括E2区蛋白)是腺病毒基因组复制、
病毒包装和其他蛋白表达翻译所必需的,但其对细胞的毒性也是 很强的。E2蛋白涉及AdDNA复制, E3蛋白对抗宿主的抗病毒防御
腺病毒表达系统
真核生物细胞常用的表达载体
质粒型表达载体
病毒型表达载体
• 腺病毒表达载体 • 逆转录病毒表达载体
• 昆虫杆状病毒表达载体
病毒表达系统的特点
高转染效率 高蛋白表达水平
对转染效率很低的细胞进行高效转染 (原
代细胞等) 稳定,可遗传的表达 (逆转录病毒) 可控制拷贝数
如何选择合适的病毒表达载体?
Adeno-XTM Rapid Titration Kit
Hexon proteins expressed Fix Infect cells w/ virus dilutions