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虽然昆虫杆状病毒表达系统已经成功表达了数千种重组蛋白,但由于各种原因目的蛋白产量很难达到较高水平,并且在该系统中,分泌性蛋白和膜结合糖蛋白很难表达或表达水平很低,因而,利用基因工程方法对杆状病毒表达系统进行优化具有重要的应用价值。
蛋白降解一直以来是影响外源蛋白表达水平的主要问题,这是BEVS自身固有的问题。BEVS是一个裂解性系统,在病毒感染和表达的过程中,病毒本身表达出的蛋白酶会降解目的蛋白,特别是几丁质酶和半胱氨酸蛋白酶,严重影响目的蛋白的得率。与此同时,几丁质酶是分泌性蛋白,会对外源分泌性蛋白进入分泌途径造成强大的竞争力。
本研究基于λ噬菌体Red重组系统、建立了一种适用于对杆状病毒Bacmid进行基因改造的重组方法。并进一步以AcMNPV Bacmid上的ChiA基因基因敲除为例阐述该重组系统的可行性。PCR及WB结果证实ChiA基因己被成功敲除,改造后的DH10Bac可应用于任意外源蛋白的表达。该重组方法简单高效易操作,将为Bac-to-Bac系统中杆状病毒任意基因的改造提供极大的方便。
2008年以来我国多次暴发了以EV71为主要病原体的手足口病疫情,EV71引起的手足口病常并发严重的中枢神经系统损伤,造成较高的病死率和致残率,严重危害儿童身体健康和生命安全。该病传播途径复杂,目前尚无疫苗与抗病毒治疗药物。类病毒颗粒(virus-like particle,VLP)是由病毒衣壳蛋白组成的空壳粒子,一方面由于不具有病毒的遗传物质而消除了灭活疫苗潜在的危险性,另一方面它能高密度地展示病毒抗原表位,引发强有力的特异性体液免疫和细胞免疫,因此是一种可开发的理想疫苗形式。
本研究以大陆流行株(GenBank:FJ600325.1)为研究对象,首先借助Bac-to-Bac系统构建能同时表达EV71 P1(多角体启动子下)和3CD(p10启动子下)蛋白的几丁质酶缺失型重组杆状病毒,并于Sf21细胞中成功进行EV71VLP的表达。
其次,通过对宿主细胞、感染剂量、收获时间、FBS培养浓度等表达条件进行优化,确定以2%FBS浓度培养sf21条件下,100ul/板病毒剂量攻毒3天后收获细胞沉淀可获得较高的目的蛋白产量。
最后,利用36株EV71特异性单抗对重组蛋白活性进行分析,发现重组抗原与单抗的反应性很好。变性处理可能会破坏重组抗原的构象表位,导致重组抗原与构象型单抗的反应性消失。提示本研究表达的EV71重组抗原存在与天然病毒类似的构象表位,有可能能引起有效的免疫反应。进一步超速离心后透射电镜证实VLP的存在,为后续研究奠定了基础。
总之,本研究一方面构建了一种适用于杆状病毒Bacmid的基因改造的方法,该方法的建立将为今后杆状病毒表达系统的优化提供便利;另一方面利用杆状病毒表达系统成功表达了EV71 VLP,通过表达条件使其表达量最大化,并进一步对其抗原性进行分析为后期EV71 VLP的研发奠定了基础。