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选择合适的蛋白表达系统是重组蛋白成功表达的关键

发布时间:2022-10-31   点击次数:69次
  重组蛋白表达是将目的基因通过电转化或者热激等手段转入合适的宿主中,利用宿主的特定生理、生化和遗传特点进行目标蛋白大量表达及纯化的生物技术。这些目标蛋白从来源上可分为病毒蛋白、细菌蛋白、真菌蛋白、植物蛋白以及动物蛋白等;从功能上可区分为酶、转录因子、生长因子、离子通道以及转运蛋白等。另外,从理化性质上可区分为膜蛋白、核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、血红素蛋白以及金属蛋白等。
  选择合适的蛋白表达系统是重组蛋白成功表达的关键。需要考虑以下方面的因素,包括:目标蛋白性质、用途、蛋白质产量和成本。此外,许多蛋白质表达项目也存在着风险,尤其是大蛋白、膜蛋白、核蛋白和具有大量翻译后修饰的蛋白质。
  1.原核表达系统
  大肠杆菌表达系统是最主要也是成熟的表达系统。主要方法是将目标DNA片段导入宿主细胞。然后用IPTG诱导蛋白表达。
  大肠杆菌表达系统作为最早开发和应用广泛的经典表达系统,具有遗传背景清晰、选育快、成本低、表达量高、产品纯化容易、稳定性好、抗污染能力强、应用范围广等优点。然而,在原核表达系统中也存在许多缺点:例如并非所有的蛋白质都是可溶的。细胞质中错误折叠的蛋白质能形成称为包涵体的不溶性聚集物,这导致了蛋白难以纯化。此外,原核表达系统的翻译后修饰过程不完善,表达产物的生物活性较低。
  因此,其他更复杂的系统也正在开发中;这些系统可能允许以前认为在大肠杆菌中不可能表达的蛋白质的表达,例如糖基化蛋白质。
  2.酵母表达系统
  酵母表达系统作为一种新的外源蛋白表达系统,具有原核和真核表达系统的优点。它在基因工程领域得到了广泛的应用。1996年对酿酒酵母全基因序列进行了测序。酿酒和面包行业使用酿酒酵母已有数千年的历史,被认为是不产生毒素的GRAS(一般*为安全的)生物,也被FDA认可。因此,酵母系统表达的产物不需要进行大量的宿主安全性实验。然而,与新的酵母系统相比,酿酒酵母表达系统不适合于高密度培养,缺乏强有力和严格的调控启动子。分泌效率低。尤其是分子量大于30kD的许多靶蛋白几乎不分泌。
  后来,人们开发了裂变酵母和甲醇酵母表达系统。其中,甲醇酵母表达系统是应用广泛的酵母表达系统。目前,甲醇酵母主要有H多晶型、博迪念珠菌和毕赤酵母。大多数甲醇酵母含有甲醇酵母氧化酶基因-1(AOX1),外源基因在启动子(paox1)作用下表达,PAOX1是以葡萄糖或甘油为碳源的强启动子,AOX1基因在甲醇酵母中的表达通常受到抑制。当甲醇为碳源时,PAOX1可以被活化,因此,在该基因的控制下,AOX1基因的表达可以增加。利用甲醇酵母来表达外源蛋白的产量通常可达到克级别。与酿酒酵母相比,其翻译更接近哺乳动物细胞,不发生高糖基化。

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