包涵體表達蛋白質(zhì)的優(yōu)越性

為了研究基因的功能，可以把體內的基因轉移到其他表達宿主中，研究基因表達性狀以確定基因的功能。但是，外源基因的表達，特別是真核生物基因在大腸桿菌中的表達，由于宿主菌缺乏此種基因表達的調控機制，細胞內的化學(xué)環(huán)境與其天然環(huán)境差異，如氧化還原環(huán)境、胞內pH、自由水的濃度，以及外源基因的導入，使得表達目的蛋白質(zhì)的細胞在非正常狀態(tài)下生長(cháng)，表達的蛋白質(zhì)多數以無(wú)活性的包涵體的形式存在。 　　在下游生產(chǎn)過(guò)程中特別是在醫藥生產(chǎn)中，以包涵體形式表達的蛋白質(zhì)具有一些優(yōu)越性。 　�。�1） 異源表達的蛋白質(zhì)很容易被宿主細胞內的蛋白質(zhì)酶降解，如果重組蛋白質(zhì)以包涵體形式表達，由于包埋了酶攻擊的位點(diǎn)，可以最大限度地抵抗蛋白質(zhì)酶的攻擊； 　�。�2） 包涵體表達的蛋白質(zhì)沒(méi)有活性，細胞破碎和以后的純化步驟不用考慮蛋白質(zhì)的失活問(wèn)題； 　�。�3） 包涵體形式表達的蛋白質(zhì)與宿主細胞的其他蛋白質(zhì)的分離比可溶蛋白質(zhì)的分離方法簡(jiǎn)便，造價(jià)低，使用簡(jiǎn)單的離心或者過(guò)濾的手段就能使包涵體與宿主細胞的其他蛋白質(zhì)成分進(jìn)行有效的分離； 　�。�4） 有些表達的外源蛋白質(zhì)對細胞有毒性或者致死，大量表達時(shí)會(huì )導致細胞的死亡，最終的細胞數量和產(chǎn)物相當低；而包涵體形式的蛋白質(zhì)由于喪失了生物活性從而可以高效大量地表達； 　�。�5） 對于以包涵體形式表達的產(chǎn)物可以比較容易進(jìn)行在線(xiàn)觀(guān)測定性，含有包涵體蛋白質(zhì)的細胞有較大的折射率，不必像可溶的蛋白質(zhì)需要細胞破碎后使用酶學(xué)或者電泳學(xué)的方法進(jìn)行鑒定。 　　包涵體的形成和蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)或者高鹽情況下的沉淀是不同的。在沉淀過(guò)程中，分子是通過(guò)分子表面的相互作用而形成的分子的聚集，無(wú)論在聚集的沉淀狀態(tài)還是在天然狀態(tài)，沒(méi)有明顯的構象的變化。因此，當溶液中的pH重新改變，或者沉淀重新溶解的時(shí)候，蛋白質(zhì)的結構和活性會(huì )重新獲得。蛋白質(zhì)的包涵體形式的聚集則不同于蛋白質(zhì)的沉淀，把包涵體蛋白質(zhì)直接溶解在天然的緩沖液中得不到天然的構象，無(wú)活性的聚集體與其天然活性形式之間沒(méi)有自然的平衡轉化的過(guò)程。包涵體的形成是由于范氏引力、疏水作用力和二硫鍵等作用力形成的，破壞這些作用力比較困難，溶解包涵體需要加入強的變性劑破壞多肽鏈之間的作用力，說(shuō)明聚集體的多肽鏈之間的作用力遠遠大于普通的沉淀的分子間的作用力。當變性劑溶解的包涵體只是簡(jiǎn)單地通過(guò)稀釋或者透析除去變性劑，而不是尋找合適的復性的條件的話(huà)，聚集體會(huì )重新形成，并且，不同于沉淀溶解的100%的活性的保留，包涵體的復性水平往往很低。所以，蛋白質(zhì)沉淀是活性的天然蛋白質(zhì)之間的作用力形成的，而包涵體的形成是在細胞內新合成的蛋白質(zhì)肽鏈中間體而形成的，體外折疊時(shí)的聚集體是折疊過(guò)程中折疊中間體形成的。這些折疊的中間體并不一定是形成高級天然結構的中間體，從天然結構也不能推論出折疊中間體的構象。

 

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