融合蛋白定义讲解学习

融合蛋白定义

融合蛋白

科技名词定义

中文名称：融合蛋白

英文名称：fusion protein

定义1：融合基因的表达产物，或通过生物学和化学方法融合的两个或两个以上蛋白质。

所属学科：免疫学（一级学科）；应用免疫（二级学科）；免疫学检测和诊断（三级学科）

定义2：通过基因工程方法将编码不同蛋白质的基因片段按照正确的读框进行重组，将其表达后获得的新蛋白质。

所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；方法与技术（二级学科）

定义3：由两段或多段基因序列串联形成的融合基因表达所产生的蛋白质。

所属学科：细胞生物学（一级学科）；细胞培养与细胞工程（二级学科）

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

目录

融合蛋白 - 技术概况融合蛋白技术是为获得大量标准融合蛋白而进行的有目的性的基因融合和蛋白表达方法。利用融合蛋白技术，可构建和表达具有多种功能的新型目的蛋白。

技术特点

融合蛋白

融合基因可在原核细胞(如大肠杆菌) 也可在真核细胞中进行表达。

原核表达系统的特点是时程短，费用低，是科研中的主要工具。其缺点是真核蛋白表达没有得到确切修饰；大量蛋白常常沉淀成不溶性包涵体聚合物，需要复杂的变性和复性过程；大量蛋白的分泌较困难。真核表达系统的特点是蛋白翻译后加工机会多，甚至可被改造成人源型；真核细胞易被转染，具有遗传稳定性和可重复性；产物可被分泌，提纯简单，成本低。

技术内容

构建融合蛋白的基本原则是，将第一个蛋白的终止密码子删除，再接上带有终止密码子的第二个蛋白基因，以实现两个基因的共同表达。具体步骤有：

1.进行目的基因的克隆：根据基因序列互补原则，设计合适的引物序列，以cDNA为模板，利用PCR技术扩增不同的目的DNA片段。

2.在载体中进行重组：通过限制内切酶将两个DNA片段进行酶切并回收，然后通过连接酶将两个具有相同末端酶切位点的基因片段进行体外连接，并克隆到高表达质粒载体中，构建重组质粒。

3.将重组表达载体转染宿主细胞并利用选择标志进行筛选及测序。

4.融合基因的诱导表达及表达蛋白的纯化。

技术关键

在构建融合蛋白中，一个关键的问题是两蛋白间的接头序列

( Linker )，即连接肽。它的长度对蛋白质的折叠和稳定性非常重要。如果接头序列太短，可能影响两蛋白高级结构的折叠，从而相互干扰；如果接头序列太长，又涉及免疫原性的问题，因为接头序列本身就是新的抗原。

一般来说， 3-5 个氨基酸的Linker 可满足大部分融合蛋白的正确折叠的要求。有人尝试在融合蛋白间加入一段有疏水性和一定伸展性的较长肽链，如(Gly4Ser1)，目的是将两者分开，以缓解相互干扰作用，并获得了满意的结果。但具体涉及到每种蛋白时，需具体分析。当我们构建融合蛋白

时，应多选择几种融合方式，从中优化出理想的连接方式。另外，大量研究表明连接肽的柔性和疏水性对不扰乱蛋白质的功能结构域是十分重要的。

遗憾的是，目前对于连接肽序列的设计还没有可靠的选择标准。现在，大多数连接肽序列的设计和选择仍主要依赖于直觉。尽管依赖于蛋白质的一级结构来预测其二级结构已经产生了重大的进步，但是我们对于序列和结构之间的关系的了解还是很有限的。

编辑本段临床应用

DNA疫苗目前，疫苗已经经历了三代：第一代疫苗是用减毒或杀死的病原体来激活机体免疫系统；第二代疫苗是用生物技术和重组DNA技术研制的组分疫苗注射机体诱导免疫应答；第三代疫苗是直接注射基因重组的抗原基因来激活人体免疫系统，即DNA疫苗。

DNA疫苗与传统疫苗相比有着明显的优势，如易于生产，稳定性强，成本低廉等，并可同时诱导体液与细胞免疫应答。

目前利用基因工程成功制成的多价重组抗体融合蛋白 CYF196(国内尚未上市)就是一种DNA疫苗，它能有效防治下呼吸道感染和哮喘。因为CYF196对病毒的主要受体-位于呼吸道上皮中的细胞间黏附分子有高度亲和力，对鼻病毒感染有较强的防御功能。

双功能酶（多功能酶）以往研究发现，在利用基因融合所构建的大的酶分子中，如果用以构成融合蛋白的各个酶分子的整个编码序列均保留于新的酶分子中，则融合蛋白一般均保留所构成的酶分子各自的酶活性。

并且发现在这些新构建的融合蛋白中，蛋白的正确折叠以及各个酶的活性部位均未受到影响，与单个酶相比，融合蛋白的酶的比活力为50%-100%，对于催化连续反应的两种或几种酶，利用基因融合的方法构成的融合蛋白可产生“ 邻近效应” （proximity effect）。

目前研究发现，β-半乳糖苷酶-半乳糖脱氢酶融合蛋白在一定条件下，其偶联反应产生 NADH 的速度是同时加入这两种酶的反应速度的两倍以上。同时过渡态时间缩短近四倍。

定向药物定向药物一般由两部分组成：一部分是药物；另一部分是可以与病灶特异性结合的配基。通过融合蛋白技术将这两部分融合在一起，即可构成一个具有独特构象与功能的蛋白质。

编辑本段常见的几种融合蛋白

免疫球蛋白（Ig）融合蛋白

免疫球蛋白融合蛋白是指在基因水平将目的基因同Ig部分片段基因相连，并在真核或原核细胞中表达出的具有上述两部分结构域的重组蛋白。据目的蛋白与Ig不同片断相连，可将其分为二大类：一类为Fab(Fv)融合蛋白；另一类为 Fc融合蛋白。

甲状旁腺激素（PTH）融合蛋白

甲状旁腺激素 ( Parathyroid Hormone， PTH) 是由甲状旁腺主细胞合成和分泌的一种单链多肽激素，成熟PTH含84个氨基酸残基，分子量约为9500，是人体内调节钙磷代谢及骨转换的最为重要的激素之一。它主要通过作用于靶细胞膜上腺苷酸环化酶系统，增加胞浆内cAMP及焦磷酸盐 (PPi) 的水平来发挥作用。

细胞因子重组融合蛋白

细胞因子重组融合蛋白是一类利用基因工程的方法将编码细胞因子和其他有特定功能的蛋白分子基因序列连接并表达相应蛋白质融合产物。其结构特点为将细胞因子功能活性域与其他分子的活性域融合，各组分可发挥协同作用，使融合蛋白的生物学活性较各单体大大增强。[1]