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“老牌工具”慢病毒如何实现稳定持续的基因表达调控?

2023-07-24 16:54 作者:小恒学术  | 我要投稿

前面一期,小编为大家介绍了慢病毒的来历及常用包装体系,作为“驰骋”生物科研界多年的“金牌”工具,慢病毒在基因递送方面的应用极广极深。然而,你知道慢病毒是怎么实现持续稳定的基因递送的吗?万变不离其宗,究其根本还是得了解慢病毒侵染细胞的过程。本期小编整理了慢病毒在细胞内实现基因持续稳定调控的详细路径,希望能对大家的实验有所帮助~

图1 第二包装体系

在当下工具慢病毒包装的主流体系-第二代包装体系中,骨架质粒和包膜质粒在包装细胞中表达翻译出的病毒蛋白作为病毒的结构组分或必要酶类等形式参与病毒装配,其相关基因并不会携带到工具病毒的基因组中。而穿梭质粒则包含工具病毒基因组的必要元件,其产物以RNA的形式参与到成熟病毒颗粒的装配中。由此即可在工具细胞中产生携带目的基因但不具备复制能力及致病基因的重组病毒颗粒。

图2.HIV病毒的生命周期示意图

1. 病毒吸附与识别

  HIV病毒粒子通过其表面的糖蛋白吸附至宿主细胞上的受体,病毒包膜上的糖蛋白gp120(由Env基因编码)与宿主细胞表面的CD4受体、一个共受体结合,这种连续的结合触发了病毒和宿主细胞膜的融合,随后将病毒衣壳释放至宿主细胞的细胞质中。注:慢病毒工具载体的包膜为VSV-G蛋白,用其取代Env成为包膜蛋白有三方面的意义:VSV-G蛋白的受体是在细胞膜上广泛表达的磷脂酰丝氨酸,相较于Env仅能被CD4受体识别,VSV-G包被的工具病毒宿主范围更加广泛;VSV-G蛋白比逆转录病毒或者慢病毒的env蛋白更加稳定,因此通过VSV-G蛋白“假型化”的病毒可以进行超离浓缩,从而获得更高的滴度;安全性进一步提高。

2. 病毒脱壳

病毒一旦进入细胞,其衣壳遭遇“脱壳”,在此期间大多数的衣壳脱落,而核衣壳、整合酶以及一小部分基质仍连在一起。

3. 逆转录

随着脱壳过程的不断进行,病毒基因组RNA(gRNA)逆转录成互补DNA(cDNA),新合成的病毒cDNA以先导整合复合体(PIC)的形式保持与病毒和细胞蛋白的联系。

4. 入核

当逆转录全部完成之后,一段长度约为100 nt的三链DNA(被称为中心DNA瓣)在cPPT/CT区域形成,它是病毒DNA核运输所必需的,PIC通过核孔复合体(NPC)进入细胞核内。

5. 基因组整合

一旦进入细胞核内,PIC即发生解体,HIV整合酶将携带目的基因的病毒基因组整合到宿主细胞的基因组中。整合完成后即可实现在宿主细胞中稳定持续表达目的基因。慢病毒倾向整合到染色体中的内含子区域(表达基因富含内含子)。

6. 病毒基因组转录与表达

整合之后的HIV基因组转录涉及RNA聚合酶II(RNAP II)与病毒蛋白Tat以及一些宿主蛋白共同合作。基因组5’LTR作为转录的联合增强子和启动子结合宿主细胞RNA聚合酶II后,病毒基因组开始转录。整合后的病毒基因的转录开始于5’LTR中R区的第一个核苷酸,多聚腺苷酸化发生在3’LTR中R区的最后一个核苷酸。产生的转录本通过与细胞内mRNA相同的机制由细胞核运输到细胞质中。一经进入细胞质中,则会利用宿主的相关机制进行翻译表达。

至此工具慢病毒实现基因递送的全部过程介绍完毕,后续小编会持续为大家带来更多慢病毒应用干货,请大家持续关注。汉恒生物专营病毒工具十余载,可提供各种成品高质量慢病毒工具、慢病毒包装系统以及相关产品,欢迎大家随时咨询!


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