自转运蛋白作为细菌表面展示系统的研究进展CSCD

细菌表面展示技术已成功应用于生物技术、生物医药等诸多领域。在众多细菌表面展示系统中,基于自转运蛋白构建的细菌表面展示系统因其强大的外源蛋白展示能力,展现出良好的应用潜力和应用前景。本文综述了当前已发现的自转运蛋白的种类、已解析的自转运蛋白的结构及其分泌过程,概述了基于自转运蛋白构建的细菌表面展示系统的优点及其应用情况。     

酿酒酵母表面展示表达系统及应用

酵母细胞表面展示表达系统是一种固定化表达异源蛋白质的真核展示系统,即把异源靶蛋白基因序列与特定的载体基因序列融合后导入酵母细胞,利用酿酒酵母细胞内蛋白转运到膜表面的机制（GPI锚定）使靶蛋白定位于酵母细胞表面并进行表达。它利用细胞表面展示技术使外源蛋白固定化于细胞表面,从而生产微生物细胞表面蛋白,可应用于生物催化剂、细胞吸附剂、活疫苗、环境治理、蛋白质文库筛选、高亲和抗体、生物传感器、抗原／抗体库构建、免疫检测及亲和纯化、癌症诊断等领域。国内对这一方面研究较少,本文主要介绍了该技术的基本原理、研究现状、应用及其发展前景。     

细菌Ⅴ型分泌系统研究进展

目前已知革兰阴性(G-)细菌的分泌系统至少有5种类型,即Ⅰ～Ⅴ型。其中Ⅴ型分泌系统为G-菌外膜通道转运蛋白系统中最大的一个家族,该系统又称自主转运蛋白系统,它首先通过Sec依赖的分泌通路跨内膜转运,到达外周质间隙后,又通过自身的C端在外膜上形成一个β折叠桶实现跨外膜转运。Ⅴ型分泌系统的分泌装置最为单一,且该系统分泌的蛋白在跨外膜转运过程中似乎不需要能量和辅助因子(蛋白)的参与。随着对运用Ⅴ型分泌系统在G-菌表面展示异源性多肽/蛋白质的深入研究,该系统在生物技术领域已展示出巨大的应用前景。     

细菌表面展示技术的应用研究进展

细菌表面展示系统是微生物表面展示系统的一个重要分支。由于呈现载体灵活多样,可根据不同的需要呈现蛋白或多肽等特点,细菌表面展示技术近年来得到了迅猛发展,在重组细菌疫苗、抗原表位分析、全细胞催化剂、全细胞吸附剂、多肽库筛选等多个领域得到广泛应用。本文就细菌表面展示技术的应用研究作一综述。     

革兰氏阴性菌脂蛋白Lol系统转运蛋白的功能及表面展示分泌机制

细菌脂蛋白是细胞膜的重要组成成分,在革兰氏阴性菌的生理及致病性中扮演着重要的角色。革兰氏阴性菌中已知负责胞内脂蛋白转运的是Lol(Localization of lipoprotein)系统。该系统识别成熟脂蛋白的分泌信号,将外膜脂蛋白转运并定位于细胞外膜内侧。近年来的研究发现,跨细胞外膜进行表面展示的脂蛋白实际上在革兰氏阴性菌中广泛存在,其分泌机制开始成为研究热点。为了对革兰氏阴性菌中脂蛋白分泌机制的研究现状有一个系统全面的了解,本文概述了脂蛋白转运过程中Lol系统5个转运蛋白的功能与保守性、不同细菌中脂蛋白分泌信号的差异以及表面展示脂蛋白可能的分泌机制。     

芽胞杆菌的表层蛋白研究及应用前景

细菌表层蛋白(surface layer protein,S-层蛋白)是由同种蛋白质或糖蛋白亚基装配而成,广泛分布于各种古生菌和真细菌表面,形成的多孔网状结构。成熟的S-层蛋白一般具有两个功能域———特异性锚定区域和自组装区域。近年来基于芽胞杆菌属几种细菌的S-层蛋白的研究已经成为热点,其在生物传感器、疫苗研制、表面展示、纳米材料、生物治理等方面具有广泛的应用前景。本文就芽胞杆菌S-层蛋白的结构,生化遗传,功能,病源相关性及其在工业和生物医学上的应用进行综述。     

酵母表面展示技术应用的最新进展

酵母表面展示(yeast surface display, YSD)技术是一种将外源靶蛋白基因序列与特定的载体基因序列融合后导入酵母细胞，利用酵母细胞内蛋白转运机制将靶蛋白表达并定位于酵母细胞表面的技术，最常用的是α-凝集素表达系统。酵母细胞具有真核细胞翻译后修饰机制，能够帮助目的蛋白正确折叠，可以用来展示各种真核蛋白，包括抗体、受体、酶和抗原肽等。酵母表面展示技术已成为生物技术和生物医学领域的强大蛋白质工程工具，结合流式细胞分选可用于改善蛋白质性质，包括亲和力、特异性、酶功能和稳定性等。本文从文库构建与筛选、抗体工程、蛋白质工程、酶工程和疫苗开发等方面对酵母表面展示技术应用最新进展进行了综述。     

酵母细胞表面展示技术及其在非水相酶催化合成中的应用

酵母展示技术是将外源蛋白与酵母细胞壁蛋白融合,并将外源蛋白表达在酵母细胞表面。酵母展示技术已广泛应用于各种功能蛋白的表达及筛选。以下重点介绍酵母展示技术在脂肪酶展示体系构建及其在脂肪酸甲酯、短链芳香酯及糖酯生物合成中的应用。     

细菌运载蛋白及在表面展示技术中的应用进展

细菌细胞表面展示技术是一项新的蛋白质应用技术,其体系由运载蛋白、靶蛋白和宿主菌三者构成,一般可将其分为革兰阴性菌展示体系和革兰阳性菌展示体系两大类。目前已证实多种具有锚定活性的运载蛋白,并用于不同靶蛋白的细胞表面展示体系。该技术现已被应用于活体重组疫苗的开发、蛋白质文库构建与筛选、生物传感器、全细胞生物催化剂、全细胞生物吸附与降解等多个研发领域。     

外源表位在Salmonella菌毛上的表达

过去的20年中,在细菌表面展示外源多肽的表达系统的研究取得了重要进展。而其中相当一部分是以细菌菌毛作为表达载体用于表达外源多肽或蛋白。本文将详述一种特殊的利用基因置换构建的沙门菌菌毛外源多肽展示系统,同时介绍一些其他的菌毛展示系统并探讨他们的优劣性。     

细菌吸附及转运芳香族化合物的研究进展

芳香族化合物是一类具有苯环结构的有机物,它们结构稳定,不易分解,并可通过食物链进行生物富集和生物放大,对生态环境及人类健康造成极大危害。细菌具有超强的分解代谢能力,能降解多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)等多种难降解芳香族污染物。吸附和转运是细菌进行芳香族化合物细胞内代谢的前提。虽然芳香族化合物的细菌降解已取得较为显著的研究进展,但吸附和转运机理仍不甚清楚。本文讨论了细菌对芳香族化合物的吸附有积极作用的细胞表面疏水性、生物被膜形成和细菌趋化性等影响因素,总结了FadL家族、TonB依赖性受体蛋白、OmpW家族等外膜转运系统和主要协同转运蛋白超家族(major facilitator superfamily, MFS)转运体、ATP结合盒(ATP-binding cassette, ABC)转运蛋白等内膜转运系统对该类化合物跨膜运输作用,并对跨膜转运机制进行了讨论和阐述,旨在为芳香族污染物的防控和治理提供一定理论参考。     

大分子量重组蛋白在丝状噬菌体表面的展示表达及其与小分子相互作用的初步研究

利用pHEN1KM13噬菌粒系统表达融合蛋白,进而确定大分子量重组蛋白在丝状噬菌体表达的部位及其表达后的生物活性。通过蛋白酶切处理前后噬菌体侵染细菌能力的变化快速地检测大分子蛋白质能否在噬菌体表面展示表达;比较了谷胱甘肽S转移酶及其与三个不同长度连接臂融合的外源蛋白在噬菌体表面的表达和组装,确定了不大于40kD的重组蛋白分子能展示表达在丝状噬菌体表面;并利用已知的小分子化合物与蛋白质的相互作用证明了组装在噬菌体表面的谷胱甘肽S转移酶重组蛋白仍保持其天然的结合活性,为利用噬菌体展示系统研究蛋白质与小分子化合物的相互作用建立了基础。     

菌体表面表达与活菌疫苗

展示表达是将目的蛋白基因与细胞表面结构蛋白融合,使目的蛋白表达并锚定于细胞表面的一项技术,微生物特别是细菌常用作展示表达的宿主。在大肠杆菌中,多种外膜蛋白、鞭毛蛋白、菌毛蛋白、脂蛋白等均已被用于表达和锚定外源蛋白,革兰氏阴性菌中,较明确的是蛋白Ａ可用以细胞表面的整合,Ｍ６蛋白也被尝试用于乳酸菌的展示表达,酵母表达体系中,将目的蛋白与凝集素融合可表达细胞表面,菌体表面表达的蛋白容易被免疫系统识别,能引起强烈的免疫反应。其中沙门菌、大肠杆菌、链球菌等展示表达的致病细菌或病毒的抗原和毒素用于免疫动物均能产生高滴度的中和抗体,用作疫苗大有前途。本文对表达体系和在疫苗方面的应用进行了概述     

芽胞表面展示技术研究进展

芽胞表面展示技术作为微生物表面展示技术的一种,因所表达的异源蛋白无需经过跨膜过程及芽胞的抗逆性等独特优势而备受研究者的关注。以下介绍了芽胞的生理结构和形成过程、芽胞表面展示系统构建原则及目前所构建的芽胞表面展示系统种类。芽胞表面展示技术不仅在疫苗生产中应用广泛,在生物催化和细胞工厂研究领域也具有广阔的应用前景。     

嗜水气单胞菌bamA、bamB、bamD突变株的构建及其对外膜蛋白转运的影响

革兰氏阴性细菌的BAM(β-barrel assembly machinery)系统一般由BamA-E等5个亚基组成,以β-桶状外膜蛋白的结构对细菌的转运和正确折叠中起重要作用。目前对于BAM系统的研究大多集中在大肠杆菌、脑膜炎双球菌等细菌中,而在其他细菌中的相关功能还有待进一步研究。以嗜水气单胞菌为研究对象,首先利用同源重组技术,分别构建完成bamA、bamB、bamD的缺失突变株。尔后,利用SDS-PAGE检测技术对相应突变株差异外膜蛋白进行比较,并对这些差异蛋白进行质谱分析,共鉴定到7个差异蛋白,其中5个为外膜蛋白,2个为位于内膜上的蛋白酶。此外,还通过Western blotting对部分突变株外膜蛋白的表达进行验证。研究结果发现,嗜水气单胞菌BAM系统的突变不仅改变了其外膜蛋白表达,还影响了微生物的蛋白转运进程;且在系统中不同亚基对不同外膜蛋白的转运和表达效果也有所不同,结果提示了嗜水气单胞菌BAM转运系统的不同亚基存在特定外膜蛋白转运的特性。     

基于谷氨酸棒杆菌NCgl1221蛋白的新型细菌表面展示系统

【目的】开发一种新型的大肠杆菌表面展示系统,为C末端截短NCgl1221蛋白作为锚定蛋白提供科学依据,丰富并优化细菌表面展示系统。【方法】扩增C末端截短NCgl1221序列和β-淀粉酶基因,构建融合蛋白表达载体。将重组载体PET-NA和空载体PET-28a分别转入Rosetta(DE3)pLysS中,IPTG诱导表达,SDS-PAGE和Western blot鉴定融合蛋白表达情况。将诱导表达菌株进行免疫荧光染色,荧光显微镜观察和流式细胞分析检测β-淀粉酶的展示。酶活测定和淀粉水解分析验证被展示β-淀粉酶的活性。【结果】融合蛋白成功地在大肠杆菌中表达,有活性的β-淀粉酶通过与锚定蛋白C末端的融合被展示在了宿主菌表面,展示β-淀粉酶的重组菌可以水解利用培养基中的淀粉。【结论】成功开发了一种以C末端截短NCgl1221为锚定蛋白的新型大肠杆菌表面展示系统,并以此系统展示了分子量大小为56 kDa的活性酶,为该系统在全细胞催化剂或吸附剂等方面的应用奠定了基础。     

细菌样颗粒——新型乳酸菌表面展示技术及其应用

细菌样颗粒(Bacterium-like particles,BLPs)是一种新型非遗传修饰型乳酸菌表面展示技术,外源蛋白可通过锚钩蛋白锚定于经热酸处理而得的乳酸菌肽聚糖骨架表面,形成空心表面展示颗粒。因其安全性高、表面展示密度大、黏膜递送效率高,又兼有佐剂效应,BLPs广泛应用于黏膜疫苗和黏膜佐剂的开发、病毒抗原的纯化、生物催化剂的制备等领域。本文就BLPs的构建、独特优势、目前的应用及尚需解决的问题等方面进行详细综述,以期展现BLPs新型表面展示平台的广阔应用前景。     

细菌表面展示技术研究新进展

细菌表面展示是将靶标蛋白质表达于细菌表面以更好地实现其功能的一种技术,它在重组细菌疫苗、生物燃料电池、全细胞催化剂和生物修复等多个领域均有广泛的应用.随着相关技术的发展,表面展示系统的各种性能被不断地改良,同时新的表面展示系统也陆续被开发和应用,使该技术得到持续的丰富和发展.本文重点关注近年研究得较多的细菌表面展示系统,主要对各类细菌表面展示系统的开发、改造和修饰,以及该技术在生物修复和生物传感器方面的应用作一综述.     

酵母细胞表面展示载体的构建及功能验证

目的:构建酵母细胞表面展示载体。方法:通过酶切连接方法在pADH1载体中插入信号肽、α-凝集素(含连接子)编码序列构建表面展示载体,并用EGFP来验证该载体的功能。结果:得到了267 bp的信号肽序列、1 623 bp的凝集素编码序列和717 bp的绿色荧光蛋白编码序列,酵母细胞表面展示载体被成功构建,且绿色荧光蛋白被插入到pADH1-agg中后,阳性转化子能在荧光显微镜下呈现绿色荧光。结论:这说明酵母细胞表面展示载体已经构建成功,并能成功表达和展示蛋白在酵母细胞表面。该载体的构建成功将为利用酵母表面展示系统表达和展示相关蛋白提供了平台。     

细菌脂肪酶分泌的研究进展

细菌脂肪酶是一类重要的工业用酶,其分泌系统有着严谨的机制。革兰阳性细菌利用Sec-转运系统使脂肪酶跨过质膜完成分泌;革兰氏阴性细菌的外泌蛋白通过Sec-转运系统、Tat-转运系统或其他机制跨越内膜后,还必须利用Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型与Ⅴ型分泌系统来完成跨外膜分泌。详细介绍细菌脂肪酶分泌主要依赖的Sec-或Tat-跨内膜的转运系统及革兰氏阴性细菌的Ⅰ型、Ⅱ型与Ⅴ型自分泌系统的3种不同分泌方式。细菌脂肪酶分泌的研究对人们认识其分泌机制,并利用基因工程的手段提高其外泌产量等具有重要的指导意义。