浅析两种常见的杆状病毒表达载体类型

杆状病毒是昆虫病毒中较大的一类，不仅可以作为一类重要的生物杀虫剂，还可以用于杆状病毒载体表达系统，在农业、基础分子生物学以及医学领域中都具有及其重要的作用。在生物科学研究领域，使用杆状病毒载体表达系统来表达重组蛋白，具有安全性高、能够容纳较大的外源基因，重组病毒易于筛选等特点。常见的杆状病毒表达载体的系统种类包括Bac-to-Bac系统、杆状病毒-S2系统2类。

杆状病毒是一类专门寄生于节肢动物的病原微生物，因其病毒粒子呈杆状结构而得名，杆状病毒科包括核多角体病毒属和颗粒体病毒属2种。目前用于外源基因表达载体的仅为核多角体病毒属，应用最为广泛的是核多角体病毒属下的苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒（ACMNPV）。杆状病毒以昆虫作为宿主，感染昆虫通常是急性感染，并造成感染昆虫的大量死亡。将杆状病毒用于表达载体的构建上，可以采用一个或者多个杆状病毒启动子，将外源目的基因插入到启动子后，获得重组病毒。这种重组病毒在昆虫细胞内或虫体内复制的同时，使外源基因得到表达。杆状病毒载体表达系统具有完美的翻译后加工修饰和高效表达外源基因的能力。常见的杆状病毒载体系统的类型主要如下：

1、Bac-to-Bac系统

Bac-to-Bac表达系统是由转座子介导的杆状病毒重组系统，有研究者应用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统表达小鼠可溶性IL-5α受体(sIL-5Rα)蛋白，并对其抗原性进行鉴定[1]。方法是应用Vector NTI AdvanceⅡ软件优化小鼠IL-5Rα基因胞外区密码子后合成序列，将sIL-5Rα克隆至pFastbacI中，构建重组穿梭质粒pFastbacI-sIL-5Rα，转化感受态大肠杆菌DH10BacTM，构建重组杆粒Bacmid-sIL-5Rα，转染sf9细胞，通过异源基因重组获得杆状病毒，采用Reed-Muench法检测扩增后病毒滴度；将P3、P4代病毒以0.05 MOI感染sf9细胞，SDS-PAGE鉴定sIL-5Rα蛋白的表达，表达产物应用阳离子交换层析法进行纯化，并对纯化的sIL-5Rα蛋白进行SDS-PAGE及Western blot鉴定。美迪西科研人员建立了成熟的杆状病毒-昆虫细胞表达系统服务平台，提供包括重组杆状病毒制备、重组蛋白及其复合物的表达与纯化服务。

结果研究者发现重组杆粒Bacmid-sIL-5Rα经PCR鉴定，证明构建正确；P3代重组杆状病毒的病毒滴度为1.7×107pfu/ml；表达及纯化的sIL-5Rα蛋白在相对分子质量约43 000处可见特异蛋白条带，感染的sf9细胞裂解上清可与兔抗小鼠IL-5Rα多克隆抗体发生特异性反应。因此使用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统可成功表达了小鼠可溶性IL-5Rα受体蛋白，为进一步研究其生物学功能及在哮喘模型动物中的治疗作用奠定了实验基础。

还有研究者利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统表达小鼠糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体的配体(G ITRL)蛋白。结果利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统成功地表达了小鼠GITRL蛋白，为进一步研究其生物学活性及功能奠定了实验基础。

2、杆状病毒-S2系统

杆状病毒-S2系统是利用重组杆状病毒转染果蝇S2细胞，在杆状病毒-S2表达系统中，果蝇 启动子代替杆状病毒的多角体基因启动子发生作用，其中包括热激蛋白70基因、肌动蛋白5c基因和金属硫蛋白基因等启动子。通过正调控方式，它们能各自驱动下游靶基因的高水平表达。由于强启动子、诱导表达因子的应用，几乎所有感染有重组杆状病毒的细胞都会出现表达的迹象。杆状病毒-S2系统所表达的目的蛋白可以达到细胞总蛋白的20%左右，其表达量远远高于其他的真核载体系统，因此它是一个非常有前景的杆状病毒表达系统。

目前将杆状病毒开发为一种基因表达的载体，应用在昆虫细胞杆状病毒载体表达系统上，已被广泛用于外源目的基因的表达研究。采用杆状病毒表达载体具有基因容量大、操作性好、表达效率高、生物安全性好、靶向性强等优点，在医药研发领域应用将会越来越广泛，发展前景也会越来越好。

[1] 小鼠可溶性IL-5α受体在Bac-to-Bac系统中的表达及其鉴定[J].