丝状真菌外源基因表达系统研究的现状及展望

利用大肠杆菌和酵母作为宿主菌生产外源蛋白有不少已发展到工业规模,但其存在的缺陷表明它们并不总是生产外源蛋白的理想宿主.     

芽胞杆菌高效分泌表达异源蛋白的研究进展

外泌蛋白易于分离纯化,有利于以较低的生产成本获得大量的目标蛋白,因此分泌表达是一种理想的外源基因的表达方式。芽胞杆菌由于其具有较好的分泌能力,被认为是一种理想的表达外源基因的宿主。到目前为止已有大量来源于不同生物的外源基因在芽胞杆菌中实现了高效分泌表达。但是芽胞杆菌的分泌表达系统仍然存在很多问题,如对某些目的蛋白的分泌量低等,限制了其作为“细胞工厂”生产目标蛋白的应用。综述了芽胞杆菌的外泌系统,分析了芽胞杆菌分泌蛋白过程中的限制因素,并总结了相关的解决方案。     

酿酒酵母表达和纯化功能性的铁载体合成蛋白PchE

【目的】利用酿酒酵母表达系统,通过乙醇脱氢酶启动子异源表达细菌源的铁载体合成蛋白PchE,并与来源于枯草芽孢杆菌的泛酰化酶Sfp同宿主共表达,探索真核表达体系表达具有生化活性的细菌源蛋白。【方法】从大肠杆菌BAP1染色体上扩增sfp基因,将pchE基因及串联的pchE与sfp基因分别构建到酵母-大肠杆菌穿梭质粒pXW55中,各自转化酿酒酵母BJ5464-npg A表达,经过亲和层析和离子交换层析纯化蛋白,利用HPLC检测细菌源与酵母源表达的PchE在体外重构生化反应中的催化活性。【结果】利用酿酒酵母表达系统可以获得高纯度的原核蛋白PchE。真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰PchE,合成中间产物HPT-Cys。【结论】在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae BJ5464-npgA表达系统中,首次证明真菌源的泛酰化基因NpgA和细菌源的Sfp,均可泛酰化修饰细菌源的非核糖体肽合酶。比较酵母和细菌宿主的目标蛋白表达,证明酵母表达的巨大蛋白PchE的纯度更高,非特异性条带减少,推测酵母宿主可能更适合表达纯化功能性的巨型蛋白质。     

基于重组技术的低毒力高效大肠杆菌原核表达系统的改造与应用

[背景]大肠杆菌作为原核表达系统常用宿主菌株,具有培养成本低、周期短和操作性强等优势,但同时也存在着一些不足.[目的]降低大肠杆菌内毒素合成水平及毒力,同时提高其可溶性表达外源蛋白的能力.[方法]利用CRISPR-Cas技术敲除大肠杆菌BL21(DE3)脂多糖生物合成途径中的lpxM,改变其毒性中心类脂A的侧链结构;在...     

重组酵母菌的高密度发酵表达

酵母作为一类外源基因的表达系统具有很多优点 ,有许多外源基因在工程酵母菌表达生产重要的外源蛋白[1] 。从生理学角度看 ,作为外源基因的受体细胞 ,酵母的生理和遗传特性影响着外源基因的表达。同时 ,外源基因的表达 ,特别是高表达的外源蛋白对宿主细胞有抑制作用甚至会导致细胞中毒或死亡。再加上工程菌的培养过程中的不稳定性问题的存在 ,因此 ,菌体细胞的高浓度和目的基因的高表达是一对矛盾 ,它们互相制约 ,构成生物工程研究的重要工作之一。1 .工程酵母菌的高密度发酵酵母的高密度发酵是一个相对概念 ,一般指发酵液中酵母浓度在 30 …     

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。     

外源蛋白表达系统及利用植物表达外源蛋白的特点与优势

比较了大肠杆菌,酵母,昆虫细胞/杆状病毒,哺乳动物细胞,动物乳腺以及植物等不同受体作为外源蛋白表达系统的优缺点。论述了植物外源蛋白表达系统的特点,阐述利用植物生产外源蛋白的潜在优势。     

后基因组时代的丝状真菌基因组学与代谢工程

丝状真菌不仅是传统发酵工业中抗生素、酶制剂和有机酸的主要生产者,而且也是代谢工程育种中异源蛋白表达的重要细胞工厂。丝状真菌的遗传修饰和代谢工程研究是现代工业生物技术领域最具活力的研究方向之一。特别是与细菌和酵母相比,丝状真菌在细胞生长、营养需求、环境适应性、翻译后修饰、蛋白分泌能力和生物安全性等方面具有显著的优势。文章综述了丝状真菌作为异源蛋白表达系统在基因组学技术研究和代谢工程研究方面的最新进展。作者在分析丝状真菌基因组结构、特点的基础上,阐述了比较基因组学、蛋白质组学、转录组学和代谢组学等对丝状真菌的代谢途径重构、新型蛋白挖掘和代谢工程育种中的作用和意义。另一方面,作者分析了丝状真菌在表达外源蛋白时遇到的瓶颈问题,总结了丝状真菌代谢工程育种中的常用策略包括异源基因的融合表达、反义核酸技术、蛋白分泌途径改造、密码子优化和蛋白酶缺陷宿主的选育等技术和手段。最后,对该领域的发展趋势进行了展望。     

毕赤酵母外源蛋白分泌途径的研究进展

毕赤酵母作为一种重要的表达外源蛋白的宿主,提高其外源蛋白的分泌量非常有必要。近年来很多学者报道了与毕赤酵母外源蛋白分泌相关的基因、蛋白质,同时毕赤酵母基因组的公布加快了这方面的研究进展。文章根据外源蛋白分泌的途径,分步骤地总结了涉及的基因和蛋白,有利于分析控制蛋白分泌效率的具体步骤,为构建更加高效的毕赤酵母表达系统提供参考。     

基因重组与外源铁离子对大肠杆菌合成血红素的影响

【背景】大肠杆菌通过C5途径合成卟啉及血红素,5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,5-ALA)是C5途径中关键的前体物质,血红素由原卟啉IX (protoporphyrin IX, PPIX)螯合一个铁离子所形成,目前5-ALA与PPIX的外泌对卟啉的积累和血红素合成的影响尚不清楚。【目的】构建5-ALA外泌蛋白基因rhtA和卟啉外泌蛋白基因tolC双缺失的大肠杆菌以积累卟啉,同时外源添加铁离子,并过表达亚铁螯合酶基因hemH及参与铁摄取的基因efeB,促进卟啉向血红素的转化。【方法】通过Red同源重组敲除大肠杆菌BL21(DE3)的rhtA和tolC,并外源添加不同浓度的FeSO₄及Fe₂(SO₄)₃,同时构建重组质粒pEHE过表达hemH和efeB,检测卟啉和血红素含量,分析卟啉向血红素的转化。【结果】敲除rhtA和tolC对菌体生长无显著影响,与野生菌WT相比,敲除菌株WT-RT的卟啉含量增加,血红素合成略有提升。外源添加100μmol/L Fe²⁺     

哺乳动物的基因工程(续三)

5.提高外源基因在动物细胞巾表达的途径:近10余年来,人们将各式各样的克隆基因导入哺乳动物细胞进行表达的兴趣日增。虽然大肠杆菌系统已能成功地表达人和动物活性蛋白,并有许多优点,但其致命的缺点是不能完成真核蛋白的转译后加工,而这类转译后加工对许多真核蛋白生物活性的表现至关重要。例如糖基化、磷酸化、酰胺化、羟基化、羧基化、磺酸化、硒化,以及信号肽的删除、链内和链间二硫键的正确连接和亚基的正确装配等等。     

信号肽序列及其在蛋白质表达中的应用

信号肽在蛋白分泌的过程中起重要作用,分泌性蛋白质合成后由信号肽引导其穿过合成所在的细胞到其他组织细胞中。可以利用因特网在线工具和信号序列捕获系统来判定基因序列中是否含有信号肽序列。外源蛋白的表达形式多为细胞内不溶性表达(包涵体),少数为细胞外分泌表达。利用信号肽来引导外源蛋白分泌可避免因包涵体复性带来的困难。研究表明,多种外源基因连接上信号肽后在原核表达系统如大肠杆菌、L型细菌、芽孢杆菌和乳酸杆菌中等都得到了分泌表达;信号肽也广泛应用于真核表达系统如毕赤酵母和昆虫杆状病毒表达系统,以提高蛋白的表达量。     

利用黑曲霉高效表达外源蛋白策略

黑曲霉Aspergillus niger作为一种广泛存在于自然界的丝状真菌,是极为重要的工业微生物,不仅是重要的柠檬酸生产菌,同时还在表达多种蛋白和生产次级代谢产物等方面应用广泛。虽然黑曲霉用于商业化生产外源蛋白已经有很长的历史,但大多数外源蛋白的表达水平不高,亟需研究高效表达外源蛋白的策略。文中概述了通过选用强启动子、增加基因拷贝数、使用蛋白酶缺陷菌株、采用基因融合表达、增加糖基化修饰等策略来增强黑曲霉表达外源蛋白的进展,旨在为深入开展该领域的研究工作提供参考。     

丝状真菌异源蛋白表达系统研究进展

丝状真菌,俗称霉菌,在食品工业中被用于生产多种生物酶和有机酸。近年来,人们发现丝状真菌具有分泌量大、表达的蛋白有天然活性等特点,非常适合作为同源和异源重组蛋白的表达宿主,因此被广泛研究和探讨。简要综述了以黑曲霉为代表的几种常被用作蛋白表达宿主的丝状真菌的特点、应用中的主要问题和基本解决方案,以及近年关于丝状真菌表达系统的最佳培养条件和发酵条件的研究进展。     

米曲霉外源表达系统研究进展

丝状真菌米曲霉是发酵工业的重要菌种,具有强大的蛋白分泌能力和较高的食品安全性,可作为表达外源蛋白的细胞工厂。近年来,米曲霉全基因组序列的测序完成和基于表达序列标签的基因组学研究,为深入研究米曲霉外源表达系统提供了条件。从基因组学进展、遗传转化体系等方面综述了米曲霉作为外源蛋白表达宿主的研究进展。针对米曲霉在外源蛋白表达中存在的瓶颈,提出构建蛋白酶缺陷株、使用强启动子、融合表达等策略,以提高外源蛋白的表达和产量。最后介绍了米曲霉表达系统的应用,利用米曲霉代谢工程菌生产工业用酶和次级代谢产品具有良好的前景。     

改良毕赤酵母分泌表达外源蛋白能力的研究进展

巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)由于能高效表达正确折叠加工的外源蛋白而成为目前最具应用前景的表达宿主.但随着对大量不同外源蛋白在毕赤酵母中分泌表达的研究发现,并不是所有蛋白均能高效分泌表达,这严重限制了毕赤酵母这一表达系统的推广应用.相关研究发现,外源蛋白在内质网中的聚集是限制酵母分泌表达外源蛋白的主要因素,因此近年来开始尝试通过基因操作改良毕赤酵母表达外源蛋白的能 力.本文综述了这一领域的研究进展.     

优化大肠杆菌表达外源蛋白的研究进展

大肠杆菌表达系统是目前表达外源蛋白的首选,利用该表达系统表达重组蛋白有许多优越性,但表达的外源蛋白容易被宿主蛋白酶攻击或未能正确折叠形成包涵体,其表达受到了限制。综述了国内外利用大肠杆菌表达外源蛋白过程中采用的一些优化策略,主要包括表达稀有密码子、应用融合标签,改变表达菌株、降低包涵体形成、单一蛋白技术、自诱导、流加培养以及高密度细胞培养等,以期探索外源蛋白表达的最优策略。     

米曲霉异源蛋白表达系统研究进展及展望

米曲霉作为一种重要的工业微生物,在异源蛋白表达方面已有广泛应用,受限于被表达蛋白的修饰及分泌过程,目前实际生产使用的基因供体主要局限于其他真菌,尤其是丝状真菌。当外源基因来源于植物、昆虫和哺乳动物时,米曲霉所生产的异源蛋白产量及生物活性往往不尽如人意。本文综述了米曲霉作为宿主表达异源蛋白的研究进展,包括其现有的遗传操作手段及异源表达方面的应用及探索,重点介绍了应用过程中面临的挑战和解决策略,另外,对米曲霉表达异源蛋白的应用前景及发展方向进行了展望。     

利用酵母双杂交系统在人脑cDNA文库中筛选与禽流感病毒核蛋白相互作用的蛋白质

禽流感病毒核蛋白 (NP) 在病毒的转录、复制以及决定病毒的宿主特异性方面都具有重要作用。通过酵母双杂交系统筛选与核蛋白相互作用的蛋白,为进一步了解NP蛋白与细胞内蛋白质的相互关系以及流感病毒与宿主的相互关系奠定基础。应用酵母双杂交系统,构建NP诱饵质粒,进而筛选人脑cDNA文库,寻找可能与禽流感病毒NP相互作用的蛋白质。经过酵母双杂交共验证,得到7个与NP相互作用的阳性克隆。该结果为深入了解病毒复制的分子机理及其在蛋白质水平上与宿主蛋白的相互作用关系提供了线索。     

促进原核表达蛋白可溶性的研究进展

以大肠杆菌为代表的原核表达蛋白系统具有操作简单、周期短、成本低、表达量高等优点而成为获得外源表达蛋白的首选方案.但外源蛋白在原核宿主中往往以无生物活性的包涵体形式存在,这限制了原核表达系统的广泛应用.随着对蛋白折叠动力学、参与蛋白折叠的酶和分子伴侣等认识的不断深入,科学家们通过诱导条件优化、宿主细胞改造以及使用融合标签...