杆狀病毒

杆狀病毒是一類在自然界中專一性感染節肢動物的DNA病毒，病毒粒子呈杆狀，基因組為雙鏈環狀DNA分子，DNA以超螺旋形式壓縮包裝在杆狀衣殼內，大小在90～180 Kb之間。目前杆狀病毒作為高效、安全的無公害生物蟲劑廣泛應用於害蟲防治。

 

杆狀病毒隻來源於無脊椎動物，雖然已發現600多種杆狀病毒，但進行分子生物學研究的不到20種。杆狀病毒的基因組為單一閉合環狀雙鏈DNA分子，大小為80～160 kb，其基因組可在昆蟲細胞核複製和轉錄。DNA複製後組裝在杆狀病毒的核衣內，後者具有較大的柔韌性，可容納較大片段的外源DNA插入，因此是表達大片段DNA的理想載體。其中，用作外源基因表達載體的杆狀病毒，目前僅限於核型多角體病毒(nuclear polyhedrosis virus，NPV)。該病毒顆粒在細胞內可由多角體蛋白包裹形成長度約1~5 m的包含體病毒，呈多角體形狀。核型多角體病毒有兩種形式：一種為包含體病毒(occluded virus，OV)，另一種則為細胞外芽生病毒(budded virus，BV)。它們在病毒感染中扮演的角色不同，包含體病毒是昆蟲間水平感染的病毒形式，昆蟲往往是食入汙染OV的食物後引起感染。包含體病毒外層裹了一層蛋白晶體，即為29 000的多角體蛋白，它對病毒的水平感染起以下作用：①保護病毒顆粒在外界傳播過程中免遭環境因素的破壞而失活。②保證病毒顆粒在適當的位置釋放，引起感染。昆蟲中腸上皮局部的強堿性環境(pH=10.5)，可使病毒顆粒釋放蛋白酶溶解多角體。BV病毒是個體內細胞間的感染形式，由細胞芽生出BV，進入血淋巴係統中感染其它部位的細胞或直接在臨近細胞內感染。

 

近幾十年，有關杆狀病毒基因結構、功能和表達調節的研究進展迅速，其中研究最深入的是苜蓿銀蚊夜蛾(autogra—phacalifornica)多核型多角體病毒(multiple nuclear polyhedro-sis virus，MNPV)，簡稱AcMNPV或AcNPV。該病毒是杆狀病毒科 Baculoviridae的原型，是一種大的、帶外殼 的雙鏈DNA病毒，能感染30多種鱗翅目昆蟲，被廣泛用作基因表達係統載體。其它作為表達載體的杆狀病毒，主要是來自家蠶的NP~(bombyx moil，BmNP~)。由於家蠶幼蟲體內係統適合大規模地製備生產外源蛋白，且成本低，顯示出良好的應用前景。本文主要介紹 AcNPV病毒，BmNPV在許多方麵與其具有共同的特征。

 

AcNPV的基因表達分為4個階段：立即早期基因表達、早期基因表達、晚期基因表達和極晚期基因表達。前兩個階段的基因表達早於DNA複製，而後兩個階段的基因表達則伴隨著一係列的病毒DNA合成。其中在極晚期基因表達過程中，有兩種高效表達的蛋白，它們是多角體蛋白和P10蛋白：多角體蛋白是形成包含體的主要成分，感染後期在細胞中的積累可高達30％~50％ ，是病毒複製非必需成分，但對病毒粒子卻有保護作用，可使之保持穩定和感染能力另一類高效表達的極晚期蛋白為P10蛋白，也是一類病毒複製非必需成分，可在細胞中形成纖維狀物質，可能與細胞溶解有關。多角體基因和P10基因現在都已被定位和克隆這兩個基因的啟動子具有較強的啟動能力，因此這兩個基因位點成為杆狀病毒表達載體係統理想的外源基因插入位點。