目前反向遗传系统拯救病毒的方式主要包括以下几种:
(1)基于体外转录的拯救系统,主要是T7/SP6启动子。
(2)基于RNA聚合酶Ⅱ的拯救系统,主要是CMV启动子。
(3)基于T7启动子的体内转录拯救系统,主要是T7 RNA聚合酶稳转细胞系,或瞬时表达T7 RNA聚合酶,或痘病毒递送T7 RNA聚合酶。
(4)基于RNA聚合酶Ⅰ的拯救系统。
(5)同时应用RNA聚合酶Ⅰ和RNA聚合酶Ⅱ的拯救系统。
今天通过以下三个案例来聊聊基于RNA聚合酶Ⅱ的病毒拯救系统,即应用CMV启动子的病毒拯救方式。
案例1:基于CMV启动子的口蹄疫病毒(Foot-and-mouse disease virus, FMDV)的拯救
利用CMV启动子的口蹄疫病毒拯救策略(G Ward et al. 1997. J Virol)
口蹄疫病毒是单股正链RNA病毒,基因组两端分别有5'NCR和3'NCR。5'端没有帽子结构,代替的是Vpg蛋白。3'端有polyA尾。
该策略中,作者将FMDV A12毒株全基因组(含15bp的polyA)放在CMV启动子和 bovine growth hormone (BGH)polyA信号之间。
注意:这里的BGH polyA信号起到转录终止的作用,然后在AATAAA polyA核心基序下游的CA处切割,最后加上polyA尾巴。因此,该策略中产生的FMDV基因组本身含有15bp polyA,然后在BGH polyA信号的作用下继续加上polyA尾巴,并且病毒自身的15bp polyA和BGH polyA信号加上去的polyA之间还保留有一大串多余的BGH polyA信号序列。
为了去除认为添加的不属于病毒自身的冗余碱基,目的是产生精确的基因组末端,作者又在FMDV自身的15bp polyA和BGH polyA信号之间插入了HDV核酶,因为HDV核酶能够在其自身5'端的G处切割,因此可以去除BGH polyA信号,从而产生精确的FMDV基因组末端。
作者比较了不同策略下FMDV的拯救效率(均用Lipo转染BHK细胞),毋庸置疑,基于T7启动子的体外转录的RNA拯救FMDV的效率最高。而基于CMV启动子的策略能够成功地拯救出FMDV,但拯救病毒的感染性较低。加入HDV核酶之后的基于CMV启动子的策略只是轻微提高了拯救病毒的感染性。
不同策略拯救FMDV的感染性比较(G Ward et al. 1997. J Virol)
案例2:基于CMV启动子的猫杯状病毒(Feline calicivirus, FCV)的拯救
猫杯状病毒是单股正链RNA病毒,基FCV基因组的5'端没有帽子结构,代替的是Vpg蛋白,3'端有PolyA尾。作者将FCV的全基因组(含PolyA)放在CMV启动子后,在FCV基因组的5'端插入HamRz(Hammerhead ribozyme,锤头核酶),在FCV基因组的3'端插入HdvRz(HDV ribozyme,丁型肝炎病毒核酶)。HamRz能够在其3'端C碱基处切割,HdvRz能够在其5'端G碱基处切割,因此在这2种核酶的作用下能够产生精确的FCV基因组末端,因此该策略大大提高了FCV的拯救效率。
利用CMV启动子的猫杯状病毒拯救策略(李伍新. 2008. 硕士学位论文)
案例3:基于CMV启动子的寨卡病毒(zika virus, ZIKV)的拯救
寨卡病毒是单股正链RNA病毒,含有5'端NCR和3'端NCR,5'端有帽子结构,但是3'端无polyA尾。作者将寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)的全基因组放在CMV启动子后,3'端插入HDVr(HDV ribozyme,丁型肝炎病毒核酶,写法同HdvRz),接着是CMV启动子的转录终止信号及polyA信号。通过HDVr可以产生精确的3'基因组末端。
利用CMV启动子的寨卡病毒拯救策略(Ginés Ávila-Pérez et al. 2018.viruses)
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