昆虫杆状病毒细胞表达系统 课件
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杆状病毒是已知昆虫病毒中最大的类群发现最早、研究最多且实用意义也是最大的昆虫病毒。
杆状病毒表达载体系统Baculovirus expression vector systemBEVS自1983年问世以来Smith Summer1983Maeda et al 1984由于其具有高效的表达能力、安全易操作等特点已成为研究和生产各种原核、真核蛋白的用力而普及的工具已成功表达了大量的外源基因几乎覆盖了所有物种可开发利用的大部分基因。
1 分类杆状病毒——有囊膜的双股DNA大型病毒仅限于无脊椎动物有尾噬菌体目Caudovirales 杆状病毒科Baculoviridae 核型多角体病毒属NucleopolyhedrovirusNPV ———苜蓿蠖核型多角体病毒Autographa Californica NPV ———家蚕核型多角体病毒Bombyx mori MPV 颗粒体病毒属GranulovirusGV ———苹果蠹蛾颗粒体病毒Cydia pomonella GV 多角体与颗粒体的区别NPV和GV均有包涵体形式NPV的称多角体后者称为颗粒体多角体内含有许多病毒子都在宿主细胞核内存在颗粒体内含一个病毒子偶尔是两个绝大部分在核内形成但某些GV在胞浆中形成颗粒体2 发育循环杆状病毒包含两个独特的时相又称双相生活循环biphase life cycle 第一相出现在PI0-24hr 核衣壳于胞核内病毒发生基质上进行装配通过细胞质出芽获得囊膜这种病毒称为细胞释放型病毒子Cell-released virusCRV又称胞外型病毒Extracellular virusECV或出芽型病毒Budded virusBV 第二相出现在PI20-72hr 当20hr后核内出现病毒包涵体时第二相显著出现一直持续到感染细胞溶解为止72hr 随着第二相开始CRV急剧减少从第二相开始留在核内的核衣壳被封入核内新装配的囊膜中以后许多核内获得囊膜的病毒子被包埋入多角体蛋白的结晶基质中逐渐形成多角体。
昆虫细胞表达系统昆虫细胞表达系统是四大表达系统(昆虫细胞、细菌、酵母、哺乳动物细胞表达系统)之一。
昆虫细胞表达系统原理是通过转座作用将转移载体中的表达组件定点转座到能在大肠杆菌中增殖的杆状病毒穿梭载体(Bacmid)上,通过抗性和蓝白斑筛选到重组穿梭质粒,提取穿梭质粒DNA转染昆虫细胞后,得到的子代病毒即为重组病毒。
将病毒上清浸染昆虫细胞,获得表达的重组蛋白。
杆状病毒是一类闭合环状双链病毒,病毒粒子呈杆状,以昆虫为主要宿主。
杆状病毒还是一种出芽型分泌性病毒粒子,在感染细胞后能迅速在培养细胞中水平传播而保持细胞在相当长的时间内不裂解,从而最大限度地保持了外源蛋白的稳定,昆虫细胞表达系统又被称为昆虫杆状病毒系统。
昆虫细胞表达系统本身是一个蛋白裂解性系统,在杆状病毒感染昆虫细胞的过程中,杆状病毒可以编码一些蛋白酶如木瓜蛋白酶等导致蛋白的降解。
因此,收集细胞后,在裂解细胞之前要加入蛋白酶抑制剂防止蛋白的降解。
昆虫细胞表达系统属于真核细胞表达系统,但又不同于酵母及哺乳动物细胞表达系统,酵母表达的蛋白易纯化但也易降解,而哺乳动物细胞表达系统表达的蛋白具有生物活性但成本高。
细菌表达系统属于原核表达系统,操作简单、周期短收益大、表达产物稳定,但是表达基因的相对分子量有限,且不能对表达产物进行翻译后加工修饰。
而昆虫细胞表达系统具有很多优点:(1)具有糖基化作用、乙酰化作用、磷酸化作用等一系列蛋白质翻译加工修饰系统;(2)正确的蛋白折叠、二硫键形成,使重组蛋白在结构和功能上更接近天然蛋白,有利于表达产物形成天然的高级结构;(3)具有对重组蛋白进行定位的功能,如将核蛋白转送到细胞核上,膜蛋白则定位在膜上,分泌蛋白则可分泌到细胞外等;(4)昆虫细胞悬浮生长,容易放大培养,有利于大规模表达重组蛋白。
高表达量,最高表达量可达昆虫细胞蛋白总量的50%;(5)可表达非常大的外源性基因(~200kD)而不至于影响本身的增殖;(6)具有在同一个感染昆虫细胞内同时表达多个基因的能力;(7)通用性广,能用于表达来自病毒、细菌、真菌、植物和动物几乎所有的蛋白,并且能表达带有内含子的外源基因;(8)对脊椎动物是安全的,杆状病毒属于昆虫病毒,有高度特异的宿主范围,对脊椎动物和植物均无致病性,而且经重组后的病毒因失去多角体保护而使其在自然界的生存能力很弱,被认为是安全的载体。