體外基因表達系統包括原核細胞系統和真核細胞系統。原核細胞系統主要是大腸桿菌細胞，它操作簡便、周期短收益大及表達產物穩定，但是表達基因的相對分子質量有限，不宜過大，且不能對表達產物進行一些翻譯后加工 、修飾。真核細胞系統包括 CHO等哺乳動物細胞、酵母細胞和昆蟲細胞等。昆蟲細胞表達系統(即桿狀病毒表達系統)具有*的生物學特性，日益受到人們的重視。

1、桿狀病毒的生物學特性

桿狀病毒只來源于無脊椎動物，雖然已發現600多種桿狀病毒，但進行分子生物學研究的不到20種。桿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復制和轉錄。DNA復制后組裝在桿狀病毒的核衣內，后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桿狀病毒，目前于核型多角體病毒(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，昆蟲往往是食入污染OV的食物后引起感染。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，進入血淋巴系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，有關桿狀病毒基因結構、功能和表達調節的研究進展迅速，其中研究zui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。該病毒是桿狀病毒科 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系統載體。其它作為表達載體的桿狀病毒，主要是來自家蠶的NP~(bombyx moil，BmNP~)。由于家蠶幼蟲體內系統適合大規模地制備生產外源蛋白，且成本低，顯示出良好的應用前景。本文主要介紹 AcNPV病毒，BmNPV在許多方面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于DNA復制，而后兩個階段的基因表達則伴隨著一系列的病毒DNA合成。其中在極晚期基因表達過程中，有兩種表達的蛋白，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，感染后期在細胞中的積累可高達30％~50％ ，是病毒復制非必需成分，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表達的極晚期蛋白為P10蛋白，也是一類病毒復制非必需成分，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桿狀病毒表達載體系統理想的外源基因插入位點。

桿狀病毒基因組的結構和功能研究

桿狀病毒基因組為雙鏈環狀 DNA分子。DNA以超螺旋方式被壓縮包裝在桿狀核衣殼(rod.shaped nueleocapsid)內，核衣殼包被脂質蛋白囊膜(envelope)后形成病毒粒子。核衣殼包括衣殼(capsid)蛋白和髓核(COle)。其中衣殼蛋白是桿狀病毒粒子的主要結構蛋白；髓核由病毒DNA分子和與其密切相關的堿性蛋白構成。堿性蛋白同DNA緊密結合以維持其復雜有序的超螺旋結構。

目前已知基因組全序列的桿狀病毒有苜蓿丫紋夜蛾核型多角體病毒(AcMNPV)b]、家蠶核多角體病毒(BmNPV) 、黃杉毒蛾多核衣殼核多角體病毒(OpMNPV)、舞毒蛾多核衣殼核多角體病毒(LdMNPV) 、甜菜夜蛾多核衣殼核多角體病毒(SeMNPV)、棉鈴蟲核型多角體病毒(HaNPV)，以及斜紋夜蛾核型多角體病毒(SphMNPV)。

目前AcMNPV基因組的研究zui為深入，它是雙鏈超螺旋大分子環狀DNA，其大小為90～160kb，約編碼154個基因。AcMNPV基因組的基因組織(gene organization)較為復雜，基因組的不同區域具有功能分化，基因的分布尚無規律可循，但AcMNPV基因組含有8個同源區，每區含有不等的重復或倒置重復序列，這些重復序列由位于中間的不完整回文序列及其兩側各約20bp的序列構成。同源區是桿狀病毒基因組普通存在的功能域結構，對于基因表達的調節具有增強作用，同時也是 DNA復制的原點。

桿狀病毒中現已鑒定的基因近70種，可分為結構蛋白基因和非結構蛋白基因兩大類。結構蛋白基因如 polh、P10、gp64、p6.9、gp41、vp39等基因。非結構基因中，與DNA復制相關的重要基因有helicase基因(he1)、dnapol、lef-1、lef-2、lef-3、ie-1、/ie-2、p35、pe-38等；起表達調節作用的基因主要有 ie-1、ie-2、lef類基因、p35、pe38等。這些代表性基因與其功能的關系見表1。