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VSV顺向跨多级标记

VSV顺向跨多级标记

简介

       水泡性口炎病毒(Vesicular stomatitis virus,VSV) 属于弹状病毒科(Rhabdoviridae) 水泡病毒属(Vesiculovirus),是有囊膜的单股负链RNA病毒。水疱性口炎病毒主要分为两个血清型,其代表株分别为印第安纳(Indiana)株和新泽西(New Jersey)株。用于顺向跨突触示踪的VSV工具病毒,在大/小鼠动物模型中的神经回路示踪研究中广泛使用。它也能感染多种动物模型,包括鱼类、禽类,及非人灵长类等。其特点是复制及跨突触速度快,外源基因表达量超高,可获得神经元精细形态。VSV病毒具有特异顺向跨突触的特性。当病毒定位注射到实验区域,病毒感染神经细胞后在神经细胞内复制并表达携带的荧光蛋白基因,子代病毒产生后经轴突运输到突触前,跨突触进入下游神经元,并开始新一轮的复制、包装及跨突触传播等过程。VSV的囊膜糖蛋白(glycoprotein,G)是其顺向跨突触所必需的蛋白,G蛋白缺失的VSV(VSV-ΔG)会丧失跨突触能力,而其基因组的复制及转录不受影响(可继续高丰度表达外源基因),因此VSV-ΔG病毒可用于快速获得神经元投射分布全貌,同时可用于发展顺行跨单级示踪系统。


VSV的基因组及其编码的蛋白

       VSV病毒呈子弹状结构,是不分节段的单股负链RNA病毒。基因组长约11-12 kb,从3′~5′依次排列着核蛋白N、磷蛋白P、基质蛋白M、糖蛋白G以及大聚合酶蛋白L。在N基因3′端有不翻译的47个核苷酸的先导序列(leader),L基因5′端有59个核苷酸的拖尾序列(trailor)。

图1. VSV病毒粒子和基因组示意图(TRENDS in Molecular Medicine Vol.10 No.5 May 2004)


VSV的生活周期

       VSV糖蛋白G介导病毒粒子与细胞表面受体结合,通过内吞作用进入细胞。随后通过pH介导膜融合,促使VSV基因组释放到细胞质中。感染病毒粒子内包装的L、N、P共同构成的聚合酶复合物以基因组负链RNA为模板启动转录表达,复制,组装,出芽产生子代病毒。

图2. VSV生活周期示意图(TRENDS in Molecular Medicine Vol.10 No.5 May 2004)


VSV病毒载体优点

(1)安全,VSV病毒不会整合到宿主细胞基因组中,最终会被宿主免疫系统清除,是理想的病毒载体;

(2)有效,重组VSV病毒具有感染性,可在宿主细胞中内高效表达外源基因产物;

(3)操作方便,VSV载体易于分子操作和改造,并能恢复形成具有复制能力的重组VSV病毒,易于在多种细胞中培养,滴度可达108PFU/mL以上。


VSV病毒载体应用

图3. 在小鼠背侧海马注射VSV-GFP,72h后灌流取材,脊髓腰段有较多信号,表明海马顺向跨突触将信息传向脊髓(BrainVTA)


图4. rVSV的顺行或逆行跨多突触案例(Mundell NA et al.2015)


参考文献

[1] van den Pol AN, Ozduman K, Wollmann G,et al. Viral strategies for studying the brain, including a replication-restricted self-amplifying delta-G vesicular stomatis virus that rapidly expresses transgenes in brain and can generate a multicolor golgi-like expression. J Comp Neurol. 2009 Oct 20;516(6):456-81.

[2] Beier KT, Saunders A, Oldenburg IA,et al. Anterograde or retrograde transsynaptic labeling of CNS neurons with vesicular stomatitis virus vectors. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Sep 13;108(37):15414-9.

[3] Mundell NA, Beier KT, Pan YA,et al.Vesicular stomatitis virus enables gene transfer and transsynaptic tracing in a wide range of organisms.J Comp Neurol. 2015 Aug 1;523(11):1639-63.

[4] Kevin T. Beier, Arpiar B. Saunders, Ian A. Oldenburg,et al. Vesicular stomatitis virus with the rabies virus glycoprotein directs retrograde transsynaptic transport among neurons in vivo. Front. Neural Circuits, 07 February 2013.




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