外源基因在昆虫杆状病毒表达系统中的表达

随着杆状病毒载体和筛选方法的不断改进,通过Bac-to-Bac方法可以使杆状病毒最大重组率达到100%,缩短了构建重组载体的时间,极大提高了工作效率。另外,研究者开发了一些新的宿主域扩大的昆虫杆状病毒载体,能够在家蚕或蛹内进行高水平表达重组蛋白。昆虫杆状病毒表达系统具有完备的翻译后加工修饰功能和高效表达外源蛋白的能力等特点,是一种非常理想的真核表达系统。利用该表达系统现已成功表达了约千种外源蛋白。以重组杆状病毒为载体的昆虫表达系统、外源基因在该表达系统中的表达情况及在农业领域中的应用进行了介绍。     

昆虫杆状病毒表达系统的研究与应用进展

昆虫杆状病毒表达系统 (BEVS)因具有完备的翻译后加工修饰系统和高效表达外源基因的能力等特点 ,现已成功表达了近千种高价值蛋白。随着杆状病毒载体的不断改进 ,该系统获得重组病毒的几率已从最初的 0 1 %～ 1 %提高到现在的 80 %～ 90 %以上 ,并且出现了一些新的宿主域扩大的昆虫杆状病毒载体和高水平表达重组蛋白的昆虫细胞系。杆状病毒载体将在未来药物研发、疫苗生产、基因治疗、重组杆状病毒杀虫剂等领域得到广泛应用。但存在的一些问题如杆状病毒的基因组学研究相对薄弱 ,有关病毒晚期基因的高表达和调控机制等还不十分清楚 ,表达产物的纯化比较困难 ,多元表达等方面的技术还不够成熟等 ,均有待进一步解决。     

昆虫杆状病毒表达系统的研究进展与应用

昆虫杆状病毒表达载体系统具有安全性好、重组蛋白表达量高、能同时表达多个基因、重组蛋白翻译后加工完整等特点,因而得到了广泛的应用。随着重组杆状病毒构建技术的不断发展,昆虫杆状病毒表达载体系统的操作在逐渐简化,重组杆状病毒获得的效率也在不断提高。昆虫细胞培养技术的改进和转基因昆虫细胞系的发展,进一步推动了昆虫杆状病毒表达载体系统在商品化药物、治疗性抗体、生物农药研发和基因治疗中的应用。尽管仍存在着重组蛋白降解的问题,但随着分子生物学技术的发展,对杆状病毒载体的研究与改造也会更加深入,未来昆虫杆状病毒表达载体系统的应用将更为广泛。     

共表达甲型流感病毒M1和HA抗原的重组杆状病毒的构建

为构建同时表达流感病毒M1和HA抗原的重组杆状病毒,采用PCR扩增流感病毒A/PR/8/34株的M1基因和去除信号肽的HA基因,将两基因克隆到杆状病毒转座载体pFastBac Dual的两个启动子下游的多克隆位点,筛选出阳性重组转座载体pFastBac Dual-M1-HA。将其转化含有杆状病毒穿梭载体(Bacmid)的DH10Bac感受态细胞,通过抗生素、蓝白斑筛选和PCR鉴定获得重组杆状病毒穿梭载体rBacmid-M1-HA,在脂质体介导下转染Sf9昆虫细胞,获得重组杆状病毒rBac-M1-HA。提取重组病毒基因组,通过PCR鉴定外源基因插入成功。间接免疫荧光和Western-blot检测表明,该重组杆状病毒在Sf9昆虫细胞中成功地表达了M1和HA。应用杆状病毒/昆虫细胞系统成功共表达流感病毒M1和HA抗原,为研究流感病毒VLP的形成机制和开发新型流感疫苗奠定了基础。     

甲型H1N1流感病毒HA基因在昆虫细胞中的截短表达

目的:利用Bac-to-Bac Baculovirus Expression System表达重组HA蛋白,Western blot及IFA方法鉴定其表达。方法:采用PCR方法扩增A/California/04/2009(H1N1)HA基因,将其克隆到pFastBacHT A载体上,重组质粒pFastBacHT-HA经双酶切及测序鉴定正确后,转化阳性重组载体进入E.coli DH10Bac感受态细胞中,通过Bluo-gal蓝白斑筛选、PCR鉴定获得重组转座子rBacmid-HA。从重组转座子中提取rBacmid-HA质粒DNA转染sf 9昆虫细胞,制备重组杆状病毒。重组杆状病毒感染sf 9细胞表达重组蛋白,Western blot及IFA鉴定重组蛋白表达情况。结论:成功构建了甲型H1N1流感病毒HA基因的昆虫杆状病毒表达载体,该表达载体转染昆虫细胞后制备的重组杆状病毒病毒滴度较高,重组杆状病毒表达的重组蛋白经Western blot 及IFA 鉴定后具有良好的免疫反应原性。     

构建重组杆状病毒的几种新方法

昆虫杆状病毒作为高效的表达载体,现已广泛地用于各种外源基因的表达.但是,用传统的方法构建重组杆状病毒,存在着重组率低,纯化难及耗时长等缺点,围绕如何快速、简便、高效地构建重组杆状病毒,近几年来人们进行了一些重大的改进,包括使病毒DNA线状化以提高重组病毒的比例;在体外进行重组;同源重组和重组病毒的纯化与筛选在酵母和大肠杆菌中一次完成;使重组病毒可以形成多角体等,从而从根本上改变了传统方法中的不足;文章着重介绍了这几种新的改进方法.     

鸡白细胞介素18成熟蛋白在昆虫细胞/杆状病毒系统中的表达

将编码鸡的白细胞介素 1 8(chickeninterleukine 1 8,ChIL 1 8)成熟蛋白的基因亚克隆到杆状病毒转移载体pMelBacB上 ,构建真核转移载体pMelBacBChIL 1 8,经限制性内切酶消化、ChIL 1 8特异引物PCR鉴定和确证性序列测定 ,证明目的基因正确克隆到载体的预期位点。将纯化的pMelBacBChIL 1 8质粒与杆状病毒DNA(Bac N BlueTM DNA)共转染sf9昆虫细胞 ,经四轮蓝斑筛选纯化 ,获得了重组杆状病毒 ,命名为rBaculovirusChIL 1 8。提取病毒染色体DNA ,经ChIL 1 8特异引物和重组杆状病毒特异引物PCR鉴定 ,证明获得了纯化的重组杆状病毒。用该重组病毒接种sf9昆虫细胞 ,收获接种后不同时间的细胞进行SDS PAGE电泳。结果表明ChIL 1 8基因在昆虫细胞中获得了表达 ,表达的重组蛋白分子量约为 2 3kDa。应用在大肠杆菌原核表达系统中表达的重组蛋白制备的兔抗ChIL 1 8多克隆抗体进行Westernblot分析 ,表明本研究真核系统表达的ChIL 1 8成熟蛋白和前期原核系统表达的ChIL 1 8成熟蛋白均具有生物学活性。     

人细胞周期蛋白D1/CDK4基因的真核表达及生物活性鉴定

通过生物工程获得人重组细胞周期蛋白 (cyclinD1 )及细胞周期蛋白激酶CDK4蛋白 ,作为抗癌药物筛选的分子靶点 .从人HL 6 0细胞中获得细胞周期蛋白D1 CDK4基因的cDNA ,先克隆至pGEMT Easy载体上 ,再经重组构建供体质粒pFastBac D1和pFastBac CDK4 .重组供体质粒转化感受态DH1 0Bac细胞 ,挑取确证为白色克隆的菌落振荡培养 ,分离制备高纯度杆粒DNA .以重组病毒适量感染昆虫细胞Tn 5B1 4 ,利用Bac to Bac杆状病毒表达系统在昆虫细胞Tn 5B1 4 (Hi5 )中表达相应的重组蛋白 .应用昆虫杆状病毒表达系统 (Bac to Bac)在昆虫细胞Tn 5B1 4中分别高效表达了人细胞周期蛋白D1和CDK4蛋白 .SDS PAGE分析表明 ,表达量占细胞可溶性蛋白质的 2 0 %左右 ,表达产物经Ni2 + NTA亲和层析纯化后纯度达 85 %以上 .研究表明 ,昆虫细胞表达的细胞周期蛋白D1和CDK4蛋白能促进Rb蛋白的磷酸化 ,具有生物活性 .成功构建了细胞周期蛋白D1及CDK4真核杆状病毒表达载体 ,并且在昆虫细胞中正确表达了具有生物活性的细胞周期蛋白D1及CDK4融合蛋白 .     

苜蓿丫纹夜蛾核型多角体病毒fp25k基因的改造及用于稳定转化Sf9昆虫细胞系

【目的】苜蓿丫纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica multicapsid nucleopolyhedrovirus, AcMNPV)在昆虫细胞中连续传代以后,会出现从多多角体表型到少多角体表型的转变,这种转变与一个编码25 kDa蛋白的基因（few polyhedra, fp25k）突变失活有关。杆状病毒的fp25k基因突变后产生的包涵体（多角体）衍生病毒粒子变少而出芽型病毒粒子增加,会降低外源基因在杆状病毒表达系统中的表达。本研究拟改造fp25k并构建能持续表达FP25K蛋白的转基因昆虫细胞,以克服杆状病毒, fp25k基因易突变导致的表达系统缺陷。【方法】本实验通过改造杆状病毒, fp25k基因在细胞传代过程中容易产生突变的位点,得到 mfp25k,并将mfp25k构建到pIZT/V5-His载体上,重组载体转染Sf9细胞,通过Zeocin抗性筛选逐步淘汰未成功转化的Sf9细胞。【结果】成功改造AcMNPV的, fp25k基因的TTAA位点,得到pIZT-mfp25k重组载体。重组载体成功转染Sf9细胞,通过Zeocin抗性筛选后获得基因组中带有mfp25k的Sf9-mfp25k稳定的转基因细胞系。用AcMNPV的fp25k突变型病毒AcP2感染转基因Sf9-mfp25k昆虫细胞系与正常Sf9细胞,发现转基因Sf9-mfp25k昆虫细胞系表达的FP25K蛋白可弥补病毒, fp25k基因突变的缺陷。【结论】建立的Sf9-mfp25k转基因昆虫细胞系通过细胞表达FP25K蛋白,可以弥补因杆状病毒fp25k基因突变产生的缺陷。研究结果为构建稳定的杆状病毒 昆虫细胞表达系统提供了新途径。     

禽呼肠孤病毒σC基因在杆状病毒表达系统中的表达及其活性鉴定

本研究利用Bac-To-Bac杆状病毒表达系统构建重组禽呼肠孤病毒(Avian reovirus,ARV)σC基因的杆状病毒,感染sf9细胞获得表达重组蛋白。首先,将ARVσC基因克隆至pFastBacHTA载体,构建重组供体载体pFσC,将其转化大肠杆菌DHl0Bac感受态细胞,使σC基因整合到Bacmid穿梭载体中,获得重组穿梭载体BacmidσC。通过脂质体介导将其转染到sf9昆虫细胞中,获得重组杆状病毒rBacσC。通过Western Blot、间接免疫荧光试验(IFA)进行检测,结果显示:σC蛋白在重组杆状病毒rBacσC感染的sf9昆虫细胞中获得正确表达,分子质量约为37kD,表达的σC蛋白具有良好的反应活性。     

Directional and direct cloning strategy for high-throughput generation of recombinant baculoviruses

The baculovirus expression vector system (BEVS) has become one of the most widely used systems for routine protein expression. We have developed an improved strategy to clone foreign genes directionally and directly into the baculovirus genome vector via a one-step procedure to generate recombinant viruses in a week. In this work, we constructed a host strain Escherichia coli DH10BacHB1.1, which contains the modified baculovirus shuttle genome vector pHBMBacmid1.1 for the cloning vector. The treated PCR products of foreign genes were ligated with the Bsu36I-digested vector. Then Spodoptera frugiperda (Sf9) cells were transfected directly with the ligation mixture. Using this method, the DsRed fluorescence protein and mannanase genes have been cloned in the baculovirus genome and expressed in the Sf9 cells. This strategy not only provides a means for high-throughput construction of recombinant baculoviruses, but also offers an idea of constructing other large plasmids and DNA virus-based expression vectors.     

杆状病毒表达系统及其应用进展

杆状病毒是节肢动物门的专性寄生病毒,20世纪80年代被开发为表达载体以来,由于其真核表达环境等优点,受到了广泛的重视和研究,短短不到30年的时间里,杆状病毒表达体系的重组载体构建技术,筛选技术得到了很大程度的改进和简化,成为与大肠杆菌、酵母、哺乳动物相并列的四大表达体系之一。在表面展示,类病毒颗粒表达,哺乳动物基因转移,RNA干扰等方面取得了重要的成果。就杆状病毒表达系统的发展及其应用作一个综述。     

家蚕溶茧酶基因的真核表达及其产物的生物活性检测

为了研究家蚕 Bombyx mori 溶茧酶基因 （cocoonae）真核表达及其产物的生物活性,将溶茧酶基因（GenBank 登录号 EF428980）克隆至杆状病毒转移载体 pFastBac^TM 1 中获得 pFast-cocoonase,将其转化 DH10Bac 感受态细胞后,PCR 方法检测证实所分离的重组病毒 DNA 中含有目的片段溶茧酶基因。用脂质体法 转染家蚕 BmN 细胞,获得重组病毒。SDS-PAGE 分析显示,感染重组杆状病毒 Bac-cocoonase 的细胞表达产物在约为 27.6 kD 处出现特异性条带,这与预测的蛋白大小相符。用该表达产物与茧丝反应后,电镜下观察茧丝的形态,结果表明表达产物对茧丝的丝胶层有一定的水解作用。     

Genetic modification of baculovirus expression vectors

As a protein expression vector,the baculovirus demonstrates many advantages over other vectors.With the development of biotechnology,baculoviral vectors have been genetically modified to facilitate hig...     

杆状病毒杀虫剂安全性评价的历史和现状

从70年代以来学者们用各种杆状病毒做了大量的针对各类生物甚至人类的安全性试验,几乎所有试验都证明杆状病毒是安全的,但也有个别试验得到不同结论,在这些试验的论文发表后曾引起学术界两次大的争论,这些不同结果后来均被其他学者甚至作者本人用实验否定。90年代以来杆状病毒大量作为载体表达外源基因,其中有些论文报道了在哺乳动物细胞中的表达,引起对杆状病毒安全性的怀疑,本文对此进行了分析总结。本文还利用自己研制的重组杆状病毒杀虫剂的安全性试验对鲜有报道的重组杆状病毒杀虫剂安全性进行了论述。作者认为杆状病毒杀虫剂包括重组杆状病毒杀虫剂都是安全、值得推广应用的。     

Baculovirus expression systems for recombinant protein production in insect and mammalian cells

The baculovirus vector systems has been extensively used for the expression of foreign gene products in insect and mammalian cells. New advances increase the possibilities and applications of the baculovirus expression system, which has the capability to express multiple genes simultaneously within a single infected insect cells and to use recombinant virus with mammalian cell-active expression cassettes to permit expression of recombinant proteins in mammalian cells in vitro and in vivo. Future investigations of the baculovirus expression system designed for specific target cells, can open wide variety of applications. This review summarizes the recent achievements in applications the baculovirus vector systems and optimization recombinant protein expression in both insect and mammalian cell lines.     

Stabilized baculovirus vector expressing a heterologous gene and GP64 from a single bicistronic transcript

The efficient scale-up of recombinant protein production in insect-cell bioreactors using baculovirus expression vectors is hampered by reductions in yield with increasing viral passage, the so-called passage effect. This phenomenon is characterized by the generation and subsequent accumulation of defective interfering baculoviruses (DIs), which interfere with the replication of genomically intact virus. A novel baculovirus expression vector is presented equipped with a bicistronic expression cassette that allows the simultaneous expression of the recombinant gene (GFP, first cistron) and an essential baculovirus gene (GP64, second cistron) from a single messenger RNA (mRNA). The translation of GP64 is mediated by an internal ribosome entry site (IRES) element from Rhopalosiphum padi virus (RhPV) while the native GP64 gene is deleted. In this way, a dominant selection pressure is placed on the entire bicistronic mRNA and hence on the maintenance of the foreign gene. The bicistronic expression vector was superior to the control baculovirus vector in that GFP expression remained at much higher levels upon continued virus passage. The versatility of this stabilized vector was demonstrated by its ability to propagate in a number of cell lines including Sf21, Sf9 and High Five cells. This novel baculovirus vector is especially valuable for large-scale recombinant protein production in insect-cell bioreactors where the number of viral passages is high.     

Development of hybrid baculovirus vectors for artificial MicroRNA delivery and prolonged gene suppression

MicroRNA (miRNA) plays essential roles in regulating gene expression, but miRNA delivery remains a hurdle, thus entailing a vector system for efficient transfer. Baculovirus emerges as a promising gene delivery vector but its inherent transient expression restricts its applications in some scenarios. Therefore, this study primarily aimed to develop baculovirus as a miRNA expression vector for prolonged gene suppression. We constructed recombinant baculoviruses carrying artificial egfp-targeting miRNA sequences within the miR155 backbone, which after expression by the cytomegalovirus promoter could knockdown the enhanced green fluorescent protein (EGFP) expression in a sequence- and dose-dependent manner. By swapping the mature miRNA sequences, the baculovirus miRNA shuttle effectively repressed the overexpression of endogenous TNF-α in arthritic synoviocytes without inducing apoptosis. To prolong the baculovirus-mediated expression, we further developed a hybrid baculovirus vector that exploited the Sleeping Beauty (SB) transposon for gene integration and sustained miRNA expression. The hybrid baculovirus vector that combined the miR155 scaffold and SB transposon effectively repressed the transgene expression for a prolonged period of time, hence diversifying the applications of baculovirus to indications necessitating prolonged gene regulation such as arthritis.