蛋白质表达系统
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酵母表达系统作为一种后起的外源蛋白表达系统，由于兼具原核 以及真核表达系统的优点，正在基因工程领域中得到日益广泛 的应用，应用此系统可高水平表达蛋白，且具有翻译后修饰功 能，故被认可为一种表达大规模蛋白的强有力的工具。
常用的酵母表达系统： 二，甲醇营养型酵母表达系统
一，酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)表达系统
大肠杆菌表达系统
在各种表达系统中，最早被采用进行研究的是大肠杆菌表达系 统，也是目前掌握最为成熟的表达系统，大肠杆菌表达系统以 其细胞繁殖快速产量高、IPTG诱导表达相对简便等优点成为 生产重组蛋白的最常用的系统。 对于表达不同的蛋白，需要采用不同的载体。目前已知的 大肠杆菌的表达载体可分为非融合型表达载体和融合型表达载 体两种。非融合表达是将外源基因插到表达载体强启动子和有 效核糖体结合位点序列下游，以外源基因mRNA的AUG为起 始翻译，表达产物在序列上与天然的目的蛋白一致。融合表达 是将目的蛋白或多肽与另一个蛋白质或多肽片段的DNA序列 融合并在菌体内表达。融合型表达的载体包括分泌表达载体、 带纯化标签的表达载体、表面呈现表达载体、带伴侣的表达载 体。
优劣分析
1 原核蛋白表达系统既是最常用的表达 系统，也是最经济实惠的蛋白表达系 统。 代表：大肠杆菌表达系统。 优点：遗传背景清楚、成本低、表达量 高和表达产物分离纯化相对简单 缺点：蛋白质翻译后缺乏加工机制，如 二硫键的形成、蛋白糖基化和正确折 叠，得到具有生物活性的蛋白的几率 较小。
酵母表达系统
蛋白质的表达系统
潘小凤
什么是蛋白质表达？
蛋白表达是指用模式生物如细菌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酵 母、动物细胞或者植物细胞表达外源 基因蛋白的一种分子生物学技术。在 基因工程技术中占有核心地位。
蛋白质表达系统概述
蛋白表达系统是指由宿主、外源基因、载体和辅助 成分组成的体系。通过这个体系可以实现外源基因 在宿主中表达的目的。一般由以下几个部分组成： 1、宿主。表达蛋白的生物体。可以为细菌、 酵母、植物细胞、动物细胞等。由于各种生物的特 性不同，适合表达蛋白的种类也不相同。 2、载体。载体的种类与宿主相匹配。根据宿 主不同，分为原核（细菌）表达载体、酵母表达载 体、植物表达载体、哺乳动物表达载体、昆虫表达 载体等。载体中含有外源基因片段。通过载体介导， 外源基因可以在宿主中表达。 3、辅助成分。有的表达系统中还包括了协助 载体进入宿主的辅助成分。比如昆虫-杆状病毒表达 体系中的杆状病毒。
哺乳动物表达系统
哺乳动物细胞表达外源重组蛋白可利用质粒转染和病毒载体的 感染。利用质粒转染获得稳定的转染细胞需几周甚至几个月时 间，而利用病毒表达系统则可快速感染细胞，在几天内使外源 基因整合到病毒载体中，尤其适用于从大量表达产物中检测出 目的蛋白。哺乳动物细胞表达载体必须包含原核序列、启动子、 增强子、选择标记基因、终止子和多聚核苷酸信号等控制元件。 根据目的蛋白表达的时空差异，可将表达系统分为瞬时、 稳定和诱导表达系统。瞬时表达系统是指宿主细胞在导入表达 载体后不经选择培养，载体DNA随细胞分裂而逐渐丢失，目 的蛋白的表达时限短暂；瞬时表达系统的优点是简捷，实验周 期短。稳定表达系统是指载体进入宿主细胞并经选择培养，载 体DNA稳定存在于细胞内，目的蛋白的表达持久、稳定。由 于需抗性选择甚至加压扩增等步骤，稳定表达相对耗时耗力。 诱导表达系统是指目的基因的转录受外源小分子诱导后才得以 开放。采用异源启动子、增强子和可扩增的遗传标记，可提高 蛋白产量。
二，甲醇营养型酵母表达系统
酵母蛋白表达系统
代表：甲醇毕赤酵母 优点：表达量高，可诱导，糖基化机制 接近高等真核生物，分泌蛋白易纯化， 易实现高密发酵 缺点：部分蛋白产物易降解，表达量不 可控
昆虫表达系统
昆虫表达系统是一类应用广泛的真核表达系统，它具有同大多数 高等真核生物相似的翻译后修饰加工以及转移外源蛋白的能力。 昆虫杆状病毒表达系统是目前国内外十分推崇的真核表达系统。 利用杆状病毒结构基因中多角体蛋白的强启动子构建的表达载 体，可使很多真核目的基因得到有效甚至高水平的表达。它具 有真核表达系统的翻译后加工功能，如二硫键的形成、糖基化 及磷酸化等，使重组蛋白在结构和功能上更接近天然蛋白；其 最高表达量可达昆虫细胞蛋白总量的50%；可表达非常大的外 源性基因(一200kD)；具有在同一个感染昆虫细胞内同时表达 多个外源基因的能力；对脊椎动物是安全的。由于病毒多角体 蛋白在病毒总蛋白中的含量非常高，至今已有很多外源基因在 此蛋白的强大启动子作用下获得高效表达。。常用的杆状病毒 包括苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcNPV)和家蚕型多角体病 毒(BmNPV)，常用的宿主细胞则来源于草地夜蛾Sf9细胞，用 于表达外源基因的质粒来源于PUC系列，其含有一个多克隆 位点和多角体蛋白启动子。
杆状病毒系统的主要有点包括
1，组蛋白具有完整的生物学功能，如 蛋白的正确折叠、二硫键的搭配 2，蛋白翻译后的加工修饰； 3，表达水平高，可达总蛋白量的 50%； 4，可容纳大分子的插入片段； 5，能同时表达多个基因。主要缺 点是外源蛋白表达处于极晚期病毒启 动子的调控之下，这时由于病毒感染， 细胞开始死亡。
哺乳动物细胞和昆虫细胞表达系 统
优点：蛋白翻译后加工机制最接近体内 的天然形式，最容易保留生物活性 。 缺点：表达量通常较低，稳定细胞系建 立技术难度大，生产成本高 。
常用的酵母表达系统： 二，甲醇营养型酵母表达系统
一，酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)表达系统
大肠杆菌表达系统
在各种表达系统中，最早被采用进行研究的是大肠杆菌表达系 统，也是目前掌握最为成熟的表达系统，大肠杆菌表达系统以 其细胞繁殖快速产量高、IPTG诱导表达相对简便等优点成为 生产重组蛋白的最常用的系统。 对于表达不同的蛋白，需要采用不同的载体。目前已知的 大肠杆菌的表达载体可分为非融合型表达载体和融合型表达载 体两种。非融合表达是将外源基因插到表达载体强启动子和有 效核糖体结合位点序列下游，以外源基因mRNA的AUG为起 始翻译，表达产物在序列上与天然的目的蛋白一致。融合表达 是将目的蛋白或多肽与另一个蛋白质或多肽片段的DNA序列 融合并在菌体内表达。融合型表达的载体包括分泌表达载体、 带纯化标签的表达载体、表面呈现表达载体、带伴侣的表达载 体。
优劣分析
1 原核蛋白表达系统既是最常用的表达 系统，也是最经济实惠的蛋白表达系 统。 代表：大肠杆菌表达系统。 优点：遗传背景清楚、成本低、表达量 高和表达产物分离纯化相对简单 缺点：蛋白质翻译后缺乏加工机制，如 二硫键的形成、蛋白糖基化和正确折 叠，得到具有生物活性的蛋白的几率 较小。
酵母表达系统
蛋白质的表达系统
潘小凤
什么是蛋白质表达？
蛋白表达是指用模式生物如细菌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酵 母、动物细胞或者植物细胞表达外源 基因蛋白的一种分子生物学技术。在 基因工程技术中占有核心地位。
蛋白质表达系统概述
蛋白表达系统是指由宿主、外源基因、载体和辅助 成分组成的体系。通过这个体系可以实现外源基因 在宿主中表达的目的。一般由以下几个部分组成： 1、宿主。表达蛋白的生物体。可以为细菌、 酵母、植物细胞、动物细胞等。由于各种生物的特 性不同，适合表达蛋白的种类也不相同。 2、载体。载体的种类与宿主相匹配。根据宿 主不同，分为原核（细菌）表达载体、酵母表达载 体、植物表达载体、哺乳动物表达载体、昆虫表达 载体等。载体中含有外源基因片段。通过载体介导， 外源基因可以在宿主中表达。 3、辅助成分。有的表达系统中还包括了协助 载体进入宿主的辅助成分。比如昆虫-杆状病毒表达 体系中的杆状病毒。
哺乳动物表达系统
哺乳动物细胞表达外源重组蛋白可利用质粒转染和病毒载体的 感染。利用质粒转染获得稳定的转染细胞需几周甚至几个月时 间，而利用病毒表达系统则可快速感染细胞，在几天内使外源 基因整合到病毒载体中，尤其适用于从大量表达产物中检测出 目的蛋白。哺乳动物细胞表达载体必须包含原核序列、启动子、 增强子、选择标记基因、终止子和多聚核苷酸信号等控制元件。 根据目的蛋白表达的时空差异，可将表达系统分为瞬时、 稳定和诱导表达系统。瞬时表达系统是指宿主细胞在导入表达 载体后不经选择培养，载体DNA随细胞分裂而逐渐丢失，目 的蛋白的表达时限短暂；瞬时表达系统的优点是简捷，实验周 期短。稳定表达系统是指载体进入宿主细胞并经选择培养，载 体DNA稳定存在于细胞内，目的蛋白的表达持久、稳定。由 于需抗性选择甚至加压扩增等步骤，稳定表达相对耗时耗力。 诱导表达系统是指目的基因的转录受外源小分子诱导后才得以 开放。采用异源启动子、增强子和可扩增的遗传标记，可提高 蛋白产量。
二，甲醇营养型酵母表达系统
酵母蛋白表达系统
代表：甲醇毕赤酵母 优点：表达量高，可诱导，糖基化机制 接近高等真核生物，分泌蛋白易纯化， 易实现高密发酵 缺点：部分蛋白产物易降解，表达量不 可控
昆虫表达系统
昆虫表达系统是一类应用广泛的真核表达系统，它具有同大多数 高等真核生物相似的翻译后修饰加工以及转移外源蛋白的能力。 昆虫杆状病毒表达系统是目前国内外十分推崇的真核表达系统。 利用杆状病毒结构基因中多角体蛋白的强启动子构建的表达载 体，可使很多真核目的基因得到有效甚至高水平的表达。它具 有真核表达系统的翻译后加工功能，如二硫键的形成、糖基化 及磷酸化等，使重组蛋白在结构和功能上更接近天然蛋白；其 最高表达量可达昆虫细胞蛋白总量的50%；可表达非常大的外 源性基因(一200kD)；具有在同一个感染昆虫细胞内同时表达 多个外源基因的能力；对脊椎动物是安全的。由于病毒多角体 蛋白在病毒总蛋白中的含量非常高，至今已有很多外源基因在 此蛋白的强大启动子作用下获得高效表达。。常用的杆状病毒 包括苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcNPV)和家蚕型多角体病 毒(BmNPV)，常用的宿主细胞则来源于草地夜蛾Sf9细胞，用 于表达外源基因的质粒来源于PUC系列，其含有一个多克隆 位点和多角体蛋白启动子。
杆状病毒系统的主要有点包括
1，组蛋白具有完整的生物学功能，如 蛋白的正确折叠、二硫键的搭配 2，蛋白翻译后的加工修饰； 3，表达水平高，可达总蛋白量的 50%； 4，可容纳大分子的插入片段； 5，能同时表达多个基因。主要缺 点是外源蛋白表达处于极晚期病毒启 动子的调控之下，这时由于病毒感染， 细胞开始死亡。
哺乳动物细胞和昆虫细胞表达系 统
优点：蛋白翻译后加工机制最接近体内 的天然形式，最容易保留生物活性 。 缺点：表达量通常较低，稳定细胞系建 立技术难度大，生产成本高 。