80年代末,美国《变形金刚》动画片引入国内,那时对霸天虎的金刚合体“大力神”喜爱无比。大力神由铲土机、清扫机、推土机、吊钩、拖斗和搅拌机组装而成,合体之时坚实有力、节奏铿锵、掷地有声。现在看来,其与噬菌体的装配有异曲同工之妙。
病毒在细胞内经历了基因组复制、蛋白表达之后,就会自行装配。微观世界的病毒粒子光怪陆离、结构不一,每一类病毒都有其特殊的装配方式。然而,关于病毒装配领域的研究工作,一直比较冷门,受制于科技水平,若要动态地实时观察病毒组装,现在依然很难实现。因此很多病毒组装方面的研究,目前几乎仍是空白,即便有研究,或者能够绘制出整个病毒组装的过程,我个人认为可能也只是五分真五分假。
病毒例子的组装受各种因素影响,尤其是各种调控信号的影响。我过去一直在想,为什么病毒感染细胞后、解体、复制、包装、成熟,这一整套过程都是那么严丝合缝、紧密有序地完成,为什么多余的宿主元件(核酸、蛋白、脂类等)不能包装进入病毒,又或者为什么病毒的互补基因组(anti-genome)不能包装进入病毒颗粒。例如,麻疹病毒是单股负链的RNA病毒,病毒感染细胞后,理论上基因组复制成反义基因组,后者又复制成前者,两者在细胞内的丰度应该差不多,但为什么只有负链基因组(而不是正链反义基因组)包装进入病毒?是不是负链基因组有特殊的信号序列决定着病毒的包装?如果有的话,道理也讲不通,因为麻疹病毒基因组是被N蛋白以六碱基原则牢牢地绑定住了,势必影响信号序列的功能。十分渴望同行为我解答该问题,即为什么反义基因组不参与包装。
还有一个我比较困惑的问题,那就是分节段病毒的包装,例如流感病毒、布尼亚病毒、呼长孤病毒。这些病毒的基因组都是分节段的,病毒包装过程中如何保证每条基因组都能够被包装进入病毒粒子。以三节段基因组的布尼亚病毒为例,如果基因组只有两个节段被包装,能否形成病毒颗粒?但有一点可以肯定,即使可以形成颗粒,那么病毒也是复制缺陷型的。
还有一个有意思的现象,那就是“空心包装”(我自拟的名字)现象。我前两天读了一篇关于塞尼卡病毒结构生物学的论文。塞尼卡病毒属于小RNA病毒科,和口蹄疫病毒很像。论文的作者提及到,他们发现细胞内会有10%的病毒内部不含有基因组,也就是所谓的病毒样颗粒(VLP),或者说病毒包装的时候未将基因组包封入内,而直接形成了一个完整的蛋白外壳。作者在文章中说,这种“空心包装”现象的机制未知。我用通俗易懂的话概括一下吧:病毒的包装虽然看似紧密有序,但也有失手的时候。
最后我想讨论一下,病毒的成熟。病毒成熟的方式有几种,常见的有细胞裂解、胞吐、出芽。某些病毒通过细胞裂解方式最终释放,例如口蹄疫病毒等,细胞破裂了,病毒随即释放去寻找新的宿主。还有一些病毒通过胞吐的方式释放,例如黄病毒,包装成熟的病毒例子位于高尔基体小囊泡内,小囊泡膜与细胞膜融合后,病毒粒子释放至胞外。这种胞吐现象有点像出芽生殖,但二者不一样。那么,出芽释放也是病毒成熟的一种常见方式,例如副粘病毒,细胞像吐泡泡的泡泡机一样,将病毒“吐”出胞外(但不是胞吐,一定注意)。出芽生殖的病毒,其外膜来自于细胞膜;而胞吐生殖的病毒,病毒外膜却不是细胞膜。
简单讨论一下,也就这么多。但实际上,病毒包装成熟的机制十分深奥,涉及到非常复杂的生化反应,很多包装机制至今仍未彻底阐明。如果谁能解释我在本文中的种种疑惑,请不吝赐教。2020-04-01
F. Liu

就以慢病毒为例。
包装好的病毒只含有结构质粒5'LTR和3'LTR之间的RNA序列。
多质粒系统指的是慢病毒的包装系统,就三质粒(包装质粒、包膜蛋白质粒、转移质粒)包装系统来说,病毒包装必需的3个蛋白Gag/Pol、Rev、VSV-G分别放置在不同的质粒上,且互相之间没有任何同源序列,就是为了不使其进行重组。
所以包装蛋白的RNA是不进入包装完成的病毒的。包装出来的病毒也不具备增殖能力。
只有结构质粒含有5'LTR和3'LTR,可以重组入宿主细胞基因组,但重组效率不到包装完成后病毒的重组效率的十分之一。
病毒包装的原理,就是有遗传物质有外壳蛋白,在细胞内可以指导二者包成病毒。腺病毒扩增,也只能在293A里扩增,其他的细胞不行.慢病毒载体多是由HIV改造的,野生型的慢病毒载体是可以复制的,但是用于实验室就只能通过改造使其变为复制缺陷型的。简单来说,就是把相应的涉及相应功能的元件进行替换或者删除。慢病毒包装系统简介及应用
一、慢病毒包装简介及其用途
慢病毒( Lentivirus )载体是以 HIV-1 (人类免疫缺陷 I 型病毒)为基础发展起来的基因治疗载体。区别一般的逆转录病毒载体,它对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力。慢病毒载体的研究发展得很快,研究的也非常深入。该载体可以将外源基因有效地整合到宿主染色体上,从而达到持久性表达。在感染能力方面可有效地感染神经元细胞、肝细胞、心肌细胞、肿瘤细胞、内皮细胞、干细胞等多种类型的细胞,从而达到良好的的基因治疗效果,在美国已经开展了临床研究,效果非常理想,因此具有广阔的应用前景。
目前慢病毒也被广泛地应用于表达 RNAi 的研究中。由于有些类型细胞脂质体转染效果差,转移到细胞内的 siRNA 半衰期短,体外合成 siRNA 对基因表达的抑制作用通常是短暂的,因而使其应用受到较大的限制。采用事先在体外构建能够表达 siRNA 的载体,然后转移到细胞内转录 siRNA 的策略,不但使脂质体有效转染的细胞种类增加,而且对基因表达抑制效果也不逊色于体外合成 siRNA ,在长期稳定表达载体的细胞中,甚至可以发挥长期阻断基因表达的作用。在所构建的 siRNA 表达载体中,是由 RNA 聚合酶Ⅲ启动子来指导 RNA 合成的,这是因为 RNA 聚合酶Ⅲ有明确的起始和终止序列,而且合成的 RNA 不会带 poly A 尾。当 RNA 聚合酶Ⅲ遇到连续 4 个或 5 个 T 时,它指导的转录就会停止,在转录产物 3' 端形成 1~4 个U 。 U6 和 H1 RNA 启动子是两种 RNA 聚合酶Ⅲ依赖的启动子,其特点是启动子自身元素均位于转录区的上游,适合于表达~ 21ntRNA 和~ 50ntRNA 茎环结构( stem loop )。在 siRNA 表达载体中,构成 siRNA 的正义与反义链,可由各自的启动子分别转录,然后两条链互补结合形成 siRNA ;也可由载体直接表达小发卡状 RNA(small hairpin RNA, shRNA),载体包含位于 RNA 聚合酶Ⅲ启动子和 4 ~ 5 T转录终止位点之间的茎环结构序列,转录后即可折叠成具有 1~4 个 U 3 ' 突出端的茎环结构,在细胞内进一步加工成 siRNA 。构建载体前通常要通过合成 siRNA 的方法,寻找高效的 siRNA ,然后从中挑选符合载体要求的序列,将其引入 siRNA 表达载体
慢病毒载体(Lentiviral vector, LVs)是在HIV-1病毒基础上改造而成的病毒载体系统,它能高效的将目的基因(蛋白质编码序列、shRNA或gRNA)导入动物和人的原代细胞或细胞系。慢病毒载体基因组是正链RNA,其基因组进入细胞后,在细胞浆中被其自身携带的反转录酶反转为DNA,形成DNA整合前复合体,进入细胞核后,DNA整合到细胞基因组中。慢病毒载体介导的基因表达、RNAi或基因敲除作用持续且稳定,原因是目的基因整合到宿主细胞基因组中,并随细胞基因组的分裂而分裂。另外,慢病毒载体能有效感染并整合到非分裂细胞中。大量文献研究表明,慢病毒载体介导的目的基因长期表达的组织或细胞包括脑、肝脏、肌肉、视网膜、造血干细胞、骨髓间充质干细胞、巨噬细胞等。
慢病毒载体不表达任何HIV-1蛋白,免疫原性低,在注射部位无细胞免疫反应,体液免疫反应也较低,不影响病毒载体的第2次注射。
泉州指南针生物提供病毒包装(包括慢病毒包装,腺病毒包装,腺相关病毒包装)等多种包装服务!
包装病毒转染细胞是为了提高转染效率。
你拿包装病毒的质粒去转染细胞,和转染普通质粒的效率没什么区别。
慢病毒包装简要流程:
1)含有目的基因的慢病毒RNAi干扰载体的构建和质粒纯化提取。
2)慢病毒载体,包装系统共转染病毒包装细胞293T等。
3)培养48hrs-72hrs左右,收集含有病毒的上清培养液。
4)病毒的纯化和浓缩。
5)分装、-80℃保存。
6)滴度测定目的基因鉴定。
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