逆转录病毒和慢病毒区别及逆转录病毒包装

慢病毒和逆转录病毒均属于逆转录病毒科。慢病毒是逆转录病毒的一种,它之所以称为慢病毒,是因为这些病毒具有长达数年的潜伏期,其中人HIV,猴SIV,猫FIV都是慢病毒。

慢病毒和逆转录病毒典型特征为其 RNA 基因组能逆转录为 cDNA 副本,cDNA 副本又能稳定整合至宿主细胞基因组中(这就是常说的稳转)。逆转录病毒通常分两种:简单的(如γ-逆转录病毒,如MMLV、MSCV等)和复杂的(如慢病毒)。当科学家们讨论逆转录病毒时,他们通常指的是γ-逆转录病毒。

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图1. 逆转录病毒的结构

逆转录病毒基因组结构较简单,通常编码基本基因 gag(结构蛋白)、pol(酶,如逆转录酶和整合酶)和 env(包膜蛋白),但缺乏慢病毒中的额外调节蛋白。

慢病毒基因组一般较为复杂,编码额外的调控蛋白(如 HIV 中的 Tat 和 Rev),这些蛋白参与调控病毒的生命周期并提高复制效率。

逆转录病毒通常情况下,只能感染分裂细胞,因为它们的预整合复合物无法穿过非分裂细胞的核膜。这就限制了它们在涉及快速分裂细胞的应用中的使用。

慢病毒既能感染分裂细胞,也能感染非分裂细胞。这使它们在基因治疗和研究应用中具有高度的通用性,因为在这些应用中需要以非分裂细胞(如神经元或造血干细胞)为靶标。

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图2. 逆转录病毒质粒系统

γ-逆转录病毒包装系统

γ-逆转录病毒(γ-逆转录病毒)在癌症和干细胞研究中的广泛应用,其包装系统包括:

编码转基因、sgRNA 或 shRNA 的γ-逆转录病毒转运质粒: 转基因序列两侧有长末端重复序列(LTR),这有利于转运质粒序列整合到宿主基因组中。通常情况下,病毒转导时整合到宿主基因组中的是介于 LTR 之间(包括 LTR)的序列。

包装基因(病毒 Gag-Pol): Gag 是一种结构性前体蛋白,Pol 是一种聚合酶。

包膜基因: 使用 VSV-G 包膜可提供最广泛的适用性或病毒可感染的细胞范围。

注:虽然慢病毒和γ-逆转录病毒都使用相同的基因产物(即 Gag、Pol 和 Env)进行包装,但这些蛋白的变体以及病毒的 LTR 却各不相同。因此,慢病毒和γ-逆转录病毒包装质粒不能互换(不同γ-逆转录病毒包装质粒可以互换)。不过,VSV-G 等通用包膜质粒可在两种系统中使用。

病毒的包膜蛋白决定了病毒侵染的宿主范围,目前,根据逆转录病毒基因转移系统的亲嗜性,可分为4种:① 单嗜性(Ecotropic),包膜蛋白为env(gp70),只能感染小鼠和少数品种的大鼠细胞;② 双嗜性(Dualtropic),包膜蛋白采用鼠白血病病毒的包膜蛋白4070A,能同时感染小鼠和人的细胞;③ 多嗜性(Amphotropic),包膜蛋白采用鼠白血病病毒的包膜蛋白10A1,既能感染小鼠和人的细胞,也能感染其它哺乳动物细胞;④ 泛嗜性(Pantropic),包膜蛋白采用水泡性口炎病毒G蛋白(VSVG),它侵染宿主细胞时,不是与细胞膜上的受体结合,而是直接与脂质结合,然后穿过细胞膜进入宿主细胞,从而扩大了其宿主范围,既能感染哺乳动物细胞,也能感染鱼类等非哺乳动物细胞。

常用γ-逆转录病毒包膜及包装质粒

质粒名称

类型

描述

pUMVC

包装质粒

表达MoMLV gag 和pol; 和包膜质粒一起用

pCL-Eco

包装质粒

表达MoMLV gag, pol, 和env;不需要包膜质粒

pBS-CMV-gagpol

包装质粒

MoMLV gag 和pol

pCMV-VSV-G

包膜质粒

表达VSV-G包膜; 和包装质粒一起用

pMD2.G

包膜质粒

表达VSV-G包膜

pCI-VSVG

包膜质粒

表达VSV-G包膜;推荐用于FELIX系统

pCAG-Eco

包膜质粒

表达单嗜性MLV 包膜的质粒

pCAG-VSVG

包膜质粒

表达VSV-G包膜

pHEF-VSVG

包膜质粒

表达VSV-G包膜

注:MMLV的gag-pol可以用于MCSV的包装;比如用pCL-Eco来包装MCSV

常用γ-逆转录病毒转移质粒

质粒名称

5’LTR种属

描述

pBABE-puro

MoMLV

转基因表达,嘌呤霉素抗性筛选

pBABE-neo largeTcDNA

MoMLV

表达大 T 抗原以创建永生化细胞

pBABE-hygro-hTERT

MoMLV

表达 hTERT,用于创建永生细胞;

pMKO.1 GFP

MoMLV

U6启动子用于表达shRNA,也表达GFP

MSCV-IRES-GFP

MSCV

用于转基因表达和 GFP 标记

pMSCV PIG (Puro IRES GFP empty plasmid)

MSCV

用于克隆和基因表达;用嘌呤霉素筛选或GFP筛选

pMSCV-loxp-dsRed-loxp-eGFP-Puro-WPRE

MSCV

条件性过表达质粒;通过 Cre 重组酶删除 dsRed 会导致 dsRed 快速消失,并激活与 eGFP 表达融合的基因。

MSCV IRES Luciferase

MSCV

转基因表达质粒;也表达荧光素酶

pMIG

MSCV

转基因表达质粒;也表达 GFP。

MDH1-PGK-GFP_2.0

MSCV

用于表达 miRNA 的逆转录病毒质粒

pMSCV-IRES-mCherry FP

MSCV

包含IRES-mCherry的表达质粒

TtRMPVIR

CMV/MSV

Tet调控的shRNA表达质粒

pRetroX GFP T2A Cre

CMV/MSV

四环素诱导表达的GFP-T2A-Cre

pRXTN

CMV/MSV

pRXTN 是 pRX-tight Puro 的改进版,编码 NAT 而不是 PAC

pLncEXP

CMV/MSV

lncRNA 表达质粒

pLXIN-Luc

MoMSV

在哺乳动物细胞中稳定表达荧光素酶

Souce: 纽普生物    2024-11-15