慢病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒及病毒包裝

汐洋99 2019-03-12

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慢病毒是逆轉(zhuǎn)錄病毒科下面的一個屬，之所以成為慢病毒，是因為這些病毒具有長達數(shù)年的潛伏期，其中人HIV，猴SIV，貓FIV都是慢病毒。

逆轉(zhuǎn)錄病毒至少包含三種基因：

gag包含組成病毒中心和結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的基因(Gag, group specific antigen)

pol包含逆轉(zhuǎn)錄酶的基因(Pol, polymerase)

env包含組成病毒外殼的基因(envelope)。

逆轉(zhuǎn)錄病毒可以分為三類：致瘤病毒（導(dǎo)致癌癥）；慢病毒（導(dǎo)致慢性?。慌菽《荆ú粚?dǎo)致疾?。?。

Gag形成病毒核心，pol編碼各種RNA相關(guān)酶，env編碼外殼蛋白。

Proteins encoded by the HIV genome
分類	基因名	初級蛋白產(chǎn)物	成熟蛋白產(chǎn)物
病毒結(jié)構(gòu)蛋白	gag	Gag多聚蛋白	MA, CA, SP1, NC, SP2, P6
	pol	Pol 多聚蛋白	RT, RNase H, IN, PR
	env	gp160	gp120, gp41
必要的調(diào)控元件	tat	Tat
必要的調(diào)控元件	rev	Rev
其他調(diào)控蛋白	nef	Nef
	vpr	Vpr
	vif	Vif
	vpu	Vpu

Env：編碼Env蛋白。該蛋白包括包膜糖蛋白前體gp160、包膜糖蛋白gp120和gp41。gp160在蛋白酶作用下分解為gp120和gp41兩種包膜糖蛋白。gpl20暴露于病毒包膜之外稱外膜蛋白，感染細胞時可與細胞的CD4受體蛋白結(jié)合；gp41稱跨膜蛋白，鑲嵌于病毒包膜脂質(zhì)中。

RT：逆轉(zhuǎn)錄酶

RNase H：RNA酶

IN：整合酶

PR：蛋白酶

Tat：調(diào)節(jié)病毒RNA基因組的反轉(zhuǎn)錄，確保有效的合成mRNA，并調(diào)節(jié)細胞釋放病毒顆粒，是HIV-1復(fù)制所必需的轉(zhuǎn)錄激活因子。Tat蛋白是一種反式激活因子，與LTR上的應(yīng)答元件結(jié)合后能啟動及促進病毒基因的mRNA 轉(zhuǎn)錄。

Rev：調(diào)節(jié)病毒蛋白的表達，Rev是HIV-1復(fù)制所必需的，缺少Rev功能的前病毒具有轉(zhuǎn)錄活性，但不能表達晚期基因，不能產(chǎn)生病毒粒子。

LTR：長末端重復(fù)序列（LTR），反轉(zhuǎn)錄病毒的基因組的兩端各有一個長末端重復(fù)序列(5' LTR和3' LTR)，不編碼蛋白質(zhì)，但含有啟動子，增強子等調(diào)控元件。病毒利用LTR將基因組整合到宿主基因組中。

順式作用元件（cis-acting element），位于基因的旁側(cè)，可以調(diào)控影響基因表達的核酸序列。包括啟動子（promoter）、增強子（enhancer）、應(yīng)答元件（responsive elements）等。其活性只影響與其自身同處于一個DNA分子上的基因。其本身并不編碼蛋白質(zhì)，可以與反式作用因子相互作用參與基因表達調(diào)控。

反式作用因子（英語：Trans-acting factor），是參與調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄效率的蛋白質(zhì)因子，可以直接或間接識別或者結(jié)合順式作用元件核心序列，可對基因表達產(chǎn)生激活或阻遏的作用。

反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（retrotransposon），簡稱“反座子”（retroposon），是由RNA介導(dǎo)轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座子的元件，在結(jié)構(gòu)和復(fù)制上與反轉(zhuǎn)錄病毒（retrovirus）類似，只是沒有病毒感染必須的env基因，它通過轉(zhuǎn)錄合成mRNA，再逆轉(zhuǎn)錄合成新的元件整合到基因組中完成轉(zhuǎn)座，每轉(zhuǎn)座1次拷貝數(shù)就會增加1份，可以增強自己的基因組。因此，它是許多真核生物中數(shù)量最大的一類可活動遺傳成分。在植物中特別豐富，它們是核DNA的一個主要組成部分。

反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子可以分成兩大類：

一類是LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，是具有長末端重復(fù)序列(long terminal repeats，LTR)的轉(zhuǎn)座子，這也是反轉(zhuǎn)錄病毒基因組的特征性結(jié)構(gòu)，這類反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子可以編碼反轉(zhuǎn)錄酶(Reverse transcripatase)或整合酶(integrases)。

另一類是非LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。

RCR：replication-competent recombinant，產(chǎn)生有復(fù)制能力的反轉(zhuǎn)錄病毒。

第一代HIV-1來源的慢病毒載體：

第一代慢病毒載體系統(tǒng)由包裝質(zhì)粒、包膜質(zhì)粒及載體質(zhì)粒3種質(zhì)粒組成。

第二代HIV-1來源的慢病毒載體。在第一代的包裝質(zhì)粒上剔除一些反式作用因子，所以還是三質(zhì)粒組成。

載體質(zhì)粒：插入我們的目的片段。插入的目的片段兩側(cè)有LTR，有助于整合到宿主基因組上。

第三代HIV-1來源的慢病毒載體，在第二代的包裝質(zhì)?；A(chǔ)上，將gag和pol分散到兩個質(zhì)粒上，這樣第三代系統(tǒng)由4個質(zhì)粒組成。

2nd vs 3rd Generation Lentiviral Systems
Feature	2nd Generation	3rd Generation
Transfer Plasmid	Can be packaged ONLY by a second generation packaging system that includes TAT	Can be packaged by both 2nd and 3rd generation packaging systems
Packaging Plasmid	All on one plasmid: Gag, Pol, Rev, Tat	Two plasmids: one encoding Gag and Pol and another encoding Rev
Envelope Plasmid	Interchangeable: usually encodes for VSV-G	Interchangeable: usually encodes for VSV-G
Safety	Safe. Replication incompetent: Uses 3 separate plasmids encoding various HIV genes.	Safer. Replication incompetent and always SIN: Uses 4 plasmids instead of 3 and eliminates the requirement for Tat.
LTR Viral Promoter	Wild type	Hybrid: 5'LTR is partially deleted and fused to a heterologous enhancer/promoter such as CMV or RSV