大肠杆菌外源蛋白表达载体稳定性的研究进展

构建高产、稳定、可靠的质粒载体成为基因重组表达技术的研究重点之一。宿主细胞代谢反应和质粒不稳定性相关信息的缺乏,仍然阻碍着质粒载体的优化,成为限制外源蛋白在大肠杆菌中高效表达的瓶颈之一。主要论述了大肠杆菌外源蛋白表达载体的稳定性,分别从质粒和外源基因的本身特性、重组质粒转化对宿主细胞造成的影响及其他因素等方面阐述了对质粒载体稳定性的影响,同时介绍了相关的解决办法,从而为大肠杆菌表达系统高效表达外源蛋白提供参考。     

受溶氧浓度调控的新型大肠杆菌表达系统

利用透明颤菌(Vitreoscilla sp.)的血红蛋白基因在大肠杆菌中的转录过程受环境溶氧浓度调控,在贫氧条件下基因转录被激活的性质,构建了一个在贫氧条件下能高效表达外源基因的新型大肠杆菌表达系统。该表达系统包括一个古血红蛋白基因启动子元件控制T7RNA聚合酶基因表达的低拷贝质粒的宿主菌GJ100和另一个T7启动子控制外源基因表达的质粒载体。研究结果表明大肠杆菌本身的硫氧还蛋白,原核生物的金黄色葡萄球菌A蛋白IgG结合区(ZZ),真核生物的蛇神经毒素融合蛋白,鲑鱼降钙素六聚体,人白细胞介素Ⅱ和人尿激酶原等基因均能在该系统中获得高效表达。重组蛋白表达的水平可达细胞总蛋白的30％以上。     

外源蛋白在大肠杆菌中的表达定位策略

外源基因在大肠杆菌中表达是对基因重组技术的成功应用。外源基因在不同的大肠杆菌表达系统中表达产物可能定位于大肠杆菌空间结构的不同位置：胞质,胞质膜,胞周质,胞外膜和胞外培养基,五种表达定位方式各有其特点和途径。     

外源蛋白在大肠杆菌中的表达定位策略

外源基因在大肠杆菌中表达是对基因重组技术的成功应用。外源基因在不同的大肠杆菌表达系统中表达产物可能定位于大肠杆菌空间结构的不同位置:胞质,胞质膜,胞周质,胞外膜和胞外培养基,五种表达定位方式各有其特点和用途 。     

提高大肠杆菌可溶性重组蛋白表达产率的研究进展

大肠杆菌表达重组蛋白相比真核细胞具有成本低廉、大规模发酵容易、条件易于自动化控制等优点,通过大肠杆菌表达重组蛋白是一种高效、经济的途径,重组蛋白表达量可达到大肠杆菌总蛋白质量的50%。具有正常生化活性的重组蛋白通常为可溶性形式,因而对于以得到活性产物(如抗体、酶等)为目的的研究,通常采用可溶性表达途径。目前已有多种以可溶性重组蛋白为活性物质的治疗性药物经批准上市,但并非所有外源基因均能实现可溶性高表达,因此重组蛋白的可溶性高表达具有重要研究价值。在总结近年提高经大肠杆菌可溶性表达重组蛋白产率研究的基础上,从启动子的选择、SD序列的引入、信号肽的优化、宿主细胞的选择、共表达其他蛋白质,高密度发酵等方面阐释在大肠杆菌中提高可溶性重组蛋白表达产率的方法。     

重组蛋白质在大肠杆菌体系中的可溶性表达策略

大肠杆菌表达体系因其表达量高、周期短、成本低等诸多优势特征而被广泛用作重组异源蛋白质的表达宿主。据统计超过30%的重组蛋白质药物和50%重组蛋白质的制备是使用大肠杆菌作为表达宿主。蛋白质错误折叠或未折叠以及包涵体形成是大肠杆菌表达体系更广泛应用的主要阻碍。因此,重组蛋白质在大肠杆菌体系中可溶性表达策略探索意义重大。综述了重组蛋白质在大肠杆菌表达系统中不可溶性表达的原因、机制以及影响大肠杆菌表达系统重组蛋白质可溶性的一些关键因素,并基于外源蛋白质在大肠杆菌中表达的各个步骤,总结了目前促进蛋白质在大肠杆菌表达系统中高效、可溶性表达的策略,为进一步拓展大肠杆菌表达体系在重组异源蛋白质可溶性表达中的应用提供参考。     

外源蛋白在中国仓鼠卵巢细胞中高效表达的策略

高效表达外源蛋白,在生物制药中有重要意义.中国仓鼠卵巢细胞（Chinese hamster ovary cell）是表达外源蛋白的最佳真核表达系统之一.影响外源蛋白在CHO细胞表达的因素甚多,主要包括载体、宿主细胞和外源基因几方面.深入了解和灵活运用它们之间的关系,有助于获得外源基因在CHO细胞中的高效表达.     

一种低温表达型T载体及其应用

在现代生物学和生物技术研究中,通过基因重组表达获得目标蛋白已成为常规技术。因其培养简单、操作方便、遗传背景清楚、克隆表达技术成熟,大肠杆菌表达系统通常是人们表达重组蛋白的首选。但是在常规温度下进行基因的重组表达,动、植物和常温微生物的基因产物多数在数小时内变性沉淀;还有一些重组蛋白对宿主具有细胞毒性,难以得到重组表达。因此,我们构建了1种新型T载体——pEXC-T;它结合TA克隆技术和低温诱导表达功能,具有表达水平高、操作方便、目标蛋白得到分子伴侣保护和低温保存等特点。采用构建和优化的pEXC载体,P1抗原蛋白、溶血素PLO两种不稳定性蛋白在pEXC中都实现了高效的可溶性表达。低温表达系统p EXC的建立和发展为蛋白质的结构与功能的研究,以及抗原和药用蛋白的制备提供了便利的途径。     

大肠杆菌表达的真核蛋白产物的复性

大肠杆菌表达的真核蛋白产物的复性李会成（哈尔滨市医药工程技术研究开发中心哈尔滨１５００２０）王同昌,李集临（哈尔滨师范大学生物系哈尔滨１５００８０）随着真核生物基因在细菌中高表达技术的日趋成熟,建立相应的重组蛋白的分离和后处理技术就显得更为重要了。近二十年来,由于ＤＮＡ重组技术的发展,能更有效地控制外源蛋白在宿主细胞中的产量。     

重组微生物生理学

重组微生物生理学主要研究外源基因与宿主的相互作用以及细胞生理状态对这种相互作用的影响。宿主与外源基因的相互作用可发生在复制、分配、表达、代谢等各种水平,主要的分子机制为核酸-核酸、核酸-蛋白质的相互作用,一些小分子化合物可作为信号或效应子参与大分子的相互作用。重组微生物生理学研究主要包括下列三方面工作:1.噬菌体、质粒与宿主的相互作用以及基因工程菌中目的基因的复制、分配和表达规律。2.微生物响答系统的响答及适应的分子机制及其对外源基因调控的影响。3.细胞生长速率对宿主基因和外源基因调控的影响。这些工作融合了分子水平和细胞水平的研究,模糊了分子生物学和生理学的界限,成为基因工程的理论基础之一。美国微生物学会自1987年起把重组微生物生理学列为年会的一个独立专题。 外源基因与宿主的相互作用 噬菌体和质粒等染色体外基因与宿主基因处于一种依赖、互补和竞争的复杂关系。     

硫氧还蛋白还原酶缺陷的大肠杆菌宿主促进含半胱氨酸残基的重组蛋白可溶性表达

以人工设计的,不含半胱氨氨酸残基的三元蛋白,六聚和八聚鲑鱼降钙素融合蛋白和人尿激酶原等不同半胱氨酸残基含量的外源蛋白质为例,利用大肠杆菌硫氧还蛋白还原酶基因缺陷菌GH980（DE3 trxB^-）,探索把以包涵体形式表达的外源蛋白质变为可溶性表达的可能性及其规律。研究表明：由于硫氧还蛋白还原酶基因的缺陷所引超的细胞质氧化还原态势的变化,使一些在普通大肠杆菌宿主中以包涵 形式表达,含有半胱氨酸残基的重组蛋白,在GJ980中能在一定程度上以可溶性蛋白质形式表达;不含有半胱氨酸残基的重组蛋白在GJ980中仍以包涵体形式表达,推测重组蛋白在GJ980细胞质中形成二硫键对其正确构象的形成具有一定的作用。     

大肠杆菌乙酸产生及其控制研究

大肠杆菌表达系统具有许多优点,是表达外源基因常用的宿主菌,然而在培养过程中易发生副产物乙酸的生成和积累,造成碳源浪费,且会抑制菌体生长及外源基因的表达,影响了大肠杆菌的生产能力.介绍了大肠杆菌乙酸产生的原因,分析了乙酸的抑制作用及其机理,并探讨控制乙酸生成和减少乙酸抑制的方法,为利用大肠杆菌生产重组蛋白提供过程控制的参考依据.     

骨桥蛋白RGD黏附序列多拷贝短肽的表达、纯化及生物学活性测定

目的:用大肠杆菌表达骨桥蛋白RGD黏附序列6拷贝短肽,经分离纯化后检测其生物学活性.方法:运用基因重组技术,将骨桥蛋白RGD黏附序列的核酸片段首尾相连,与携带GST编码序列的原核表达载体连接构建融合蛋白表达质粒pGEX-3X-RGD.将重组质粒转化宿主菌后,对诱导融合蛋白表达的条件进行优化.表达产物GST-RGD经谷胱甘肽-亲和层析纯化后,分别检测其对骨桥蛋白诱导的血管平滑肌细胞黏附和迁移的影响.结果:所构建的含有6个拷贝短肽的GST-RGD融合蛋白可在大肠杆菌中以包含体的形式进行表达.用十二烷基肌氨酸钠变性溶解包含体及透析复性后,经亲和层析可得到高纯度的GST-RGD(6)融合蛋白.GST-RGD(6)融合蛋白能特异性的抑制骨桥蛋白诱导的血管平滑肌细胞的黏附和迁移.结论:骨桥蛋白RGD黏附序列6拷贝短肽可在大肠杆菌中高效表达,纯化的GST-RGD融合蛋白具有抑制血管平滑肌细胞黏附和迁移的活性.     

昆虫保幼激素促进家蚕杆状病毒系统的基因表达

杆状病毒表达载体系统(Baculovirus Expression VecterSvstem,BEVS)的一个最大优点是外源基因的高效表达(Hy-perexpression).但是,不同的外源基因在BEVS系统中的表达水平相差很大,较低的如α-干扰素,表达量为1～5mg/L培养细胞;高的如β-半乳糖苷酶,表达量可达600mg/L培养细胞.外源基因在BEVS系统中表达量受到诸多因素的影响,如细胞的类型与质量,外源基因蛋白的性质,启动子序列的完整性,是否为融合蛋白等[1].如何使外源基因在BEVS系统中高效表达,是近年来该领域中研究最活跃的方向之一.已证实家蚕杆状病毒的表达量受宿主遗传型的影响,最低和最高的遗传型相差达7倍以上[2].林水中等发现家蚕饲料中添食适当浓度的硫酸铜可提高外源基因单位表达量10%左右[3].杆状病毒在复制循环中表现出两种类型:芽生病毒和包涵体病毒,其中芽生病毒引起宿主体内不同组织间的感染,包涵体病毒则引起宿主之间感染[1].杆状病毒基因组中蜕皮激素尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶(egt)基因影响激素在宿主体内的平衡[4],egt基因通过糖基化作用使蜕皮激素失活,打破宿主体内的激素平衡,延长幼虫期,以利于病毒的增殖[5].家蚕血淋巴中保幼激素(Juvenile hormone,JH)的滴度同样决定着幼虫发育的进程[6],本文通过体表使用保幼激素,以研究保幼激素对家蚕核型多角体病毒和宿主之间的相互关系及对外源基因表达量的影响.     

凋亡素融合蛋白的可溶性表达及活性分析

目的:构建PET-28a-SPA原核表达载体,在大肠杆菌BL21(DE3)中实现其高效可溶性表达,测定对肿瘤细胞的凋亡效果。方法:本实验在获得凋亡蛋白融合基因的基础上,成功地构建了重组表达质粒PET-28a-SPA,将阳性重组质粒转化表达受体菌BL21(DE3)感受态细胞中,经IPTG诱导表达,表达产物经聚丙烯酰胺凝胶电泳检测和Western blot检测,并采用MTT法检测其对肿瘤细胞的增殖抑制。结果:表达产物经聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,凋亡蛋白融合基因获得高效表达,软件分析表明表达蛋白占菌体蛋白20%左右。上清表达量约为10%。上清蛋白经纯化后,Western blot结果显示,利用凋亡蛋白单克隆抗体可以很好地和所表达的蛋白带特异性结合,并且对A549肺癌细胞及Hela细胞具有一定的凋亡作用。结论:所获凋亡蛋白以高效胞质可溶形式表达,为其研制有效的肿瘤免疫治疗靶向药物提供一定的基础。     

大肠杆菌细胞裂解系统的构建及其在真菌毒素降解酶表达中的应用

目的:大肠杆菌中分泌表达重组蛋白受限于其分泌效率,为此设计构建大肠杆菌诱导裂解系统以实现胞内重组蛋白的快速高效分泌。方法:利用大肠菌素E7对细胞的裂解能力,构建共表达目标重组蛋白和E7的大肠杆菌细胞裂解系统,使目标重组蛋白在E7表达后得以释放到培养基中。结果:首先以红色荧光蛋白(red fluorescent protein,RFP)为报告基因,在pET28a(+)载体上构建大肠杆菌素E7和红色荧光蛋白两个表达盒,通过对比分析IPTG一步诱导和IPTG-阿拉伯糖分步诱导系统蛋白质的表达效果,发现分步诱导系统能够更高效地表达并释放目标蛋白到培养基。在IPTG-阿拉伯糖分步诱导裂解系统中表达玉米赤霉烯酮降解酶基因,培养基上清液中检测到玉米赤霉烯酮降解酶有较好的表达量和较高的活性,能够在37℃反应30min的条件下降解约5. 8μg玉米赤霉烯酮毒素。结论:利用大肠菌素E7成功构建大肠杆菌细胞裂解系统,并且此系统在快速释放胞内表达外源蛋白方面有适用性。     

痘苗病毒载体研究进展

制备高活性的真核蛋白,必须使用哺乳动物细胞,痘苗病毒为这一工作提供了简便、实用的工具．痘菌病毒宿主范围广,无致癌性,插入长达20多kb的外源基因后仍有感染性,能够高效表达外源蛋白,有效地加工表达产物．而且,痘菌病毒的表达产物可刺激机体免疫系统产生良好的体液免疫和细胞免疫．利用这些特点构建成的哺乳动物细胞高效表达系统将是基因工程药物和基因工程疫苗的有效工具.     

改善大肠杆菌胞内氨基酰tRNA池提高外源基因表达水平

大肠杆菌是研究和高效表达异源蛋白的常用宿主细胞。由于大肠杆菌和真核生物及大部分古细菌在同义密码子上的使用有很大的差异,来源于真核或古细菌的外源基因在大肠杆菌中表达时,常常由于其带有稀有密码子而带来翻译方面的问题,如产生移码突变和表达量下降等,从而改变异源蛋白的表达质量和表达水平。在研究常见嗜热菌tRNA结构和组成的基础上,以古细菌α淀粉酶基因为例,采用增加有argU、ileY和leuWtRNA基因的大肠杆菌DE3为表达宿主,改善了胞内氨基酰tRNA池的大肠杆菌表达异源蛋白,表达量提高约9倍。     

重组蛋白表达系统的研究进展

利用基因重组表达外源蛋白在现代生物学技术的发展与应用中起着重要的作用。根据外源基因表达宿主不同,可以将表达系统大致分为两类:原核和真核表达系统。该文比较了常见的几种表达系统的优缺点,并探讨了在选择适合的表达系统时所需要考虑的因素如目标蛋白的产量、生物学活性、用途及其物理化学性质以及表达系统本身的成本、便利性及其安全性等,以便于选择适合的表达系统,优化提高重组蛋白产量等,进而更好地服务于科学研究。     

鸡贫血病毒凋亡素基因的可溶性融合表达及抗肿瘤活性分析

为获得高效可溶表达的鸡贫血病毒凋亡素基因(CAV-Apoptin),根据大肠杆菌密码子偏爱性优化CAV-Apoptin基因序列,将其连接到含msyB伴侣基因的pBCX载体上,转化至大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达,经SDS-PAGE鉴定后应用镍柱亲和层析纯化蛋白质,采用显微镜观察、CCK-8实验与DNA ladders测定其抗肿瘤细胞的活性。结果显示,成功构建大肠杆菌表达载体pBCX-CAV-Apoptin,在37℃正常培养条件下的大肠杆菌中得到大量可溶性表达产物,融合蛋白质分子量大小约为42 kDa,50 ml菌液即可获得1.5 mg左右的纯化重组蛋白,CCK-8实验结果显示纯化后的重组蛋白作用36 h后可对套氏淋巴瘤JEKO-1、REC-1细胞生长产生超过60%的抑制率;显微镜观察与DNA ladder实验证明重组蛋白可诱导JEKO-1、REC-1细胞的凋亡,对HUVEC没有诱导凋亡的作用。免疫印迹分析表明重组凋亡素对JEKO-1细胞诱导了Caspase-3的激活,而对Caspase-8的表达没有影响。研究表明融合蛋白msyB-CAV-Apoptin可达到高效可溶表达,且表达产物具有特异抗肿瘤活性。