怎么選擇合適的蛋白表達(dá)系統(tǒng)?

日期：2023-10-27 09:27:00

1. 華美生物的5大表達(dá)系統(tǒng)？

在超過(guò)16年的時(shí)間里，華美生物蛋白表達(dá)平臺(tái)建立了五種重組表達(dá)系統(tǒng)，包括大腸桿菌（E.coli）表達(dá)系統(tǒng)、畢赤酵母（酵母）表達(dá)系統(tǒng)、桿狀病毒昆蟲(chóng)細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)、哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)和無(wú)細(xì)胞（體外大腸桿菌）表達(dá)系統(tǒng)。

2. 無(wú)細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)，是華美生物的獨(dú)特表達(dá)系統(tǒng)

無(wú)細(xì)胞，也稱為體外翻譯系統(tǒng)，模擬生物細(xì)胞的生命現(xiàn)象，復(fù)制細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。體外生產(chǎn)的常見(jiàn)組分包括細(xì)胞提取物、能量來(lái)源、氨基酸供應(yīng)、鎂等輔因子，以及所需基因的DNA/mRNA，它是蛋白質(zhì)合成的模板。通過(guò)人工控制蛋白質(zhì)合成和轉(zhuǎn)錄翻譯相關(guān)的蛋白因子，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)蛋白質(zhì)的體外蛋白質(zhì)合成。

華美生物的無(wú)細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)可以為您提供完整的技術(shù)服務(wù)。它可以解決與蛋白質(zhì)表達(dá)相關(guān)的特定問(wèn)題，例如低蛋白質(zhì)產(chǎn)量、特殊蛋白質(zhì)的表達(dá)（如膜蛋白、毒性蛋白等）、蛋白質(zhì)復(fù)合物的生產(chǎn)、多種不同蛋白質(zhì)的并行合成等。

無(wú)細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

A. 與傳統(tǒng)蛋白質(zhì)表達(dá)系統(tǒng)相比，許多過(guò)程被省略，如質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化、細(xì)胞培養(yǎng)、收獲、破碎和離心等，大大提高了工作效率；

B. 反應(yīng)系統(tǒng)較小，可以同時(shí)并行合成許多不同的蛋白質(zhì)；

C. 反應(yīng)周期短，滿足高通量配體篩選和蛋白質(zhì)組學(xué)的科學(xué)要求；

D. 開(kāi)放式反應(yīng)系統(tǒng)更容易改變反應(yīng)條件，有利于基因轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成和翻譯后修飾的調(diào)節(jié)，并避免了包涵體的形成；

E. 穩(wěn)定的反應(yīng)系統(tǒng)，可以與其他過(guò)程耦合，形成自動(dòng)化、程序化和規(guī)?；a(chǎn)，加速重組蛋白質(zhì)的純化、功能特性鑒定和隨后的結(jié)構(gòu)分析；

F. 沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的限制，可用于產(chǎn)生對(duì)宿主具有毒性的外源性蛋白質(zhì)，以避免蛋白質(zhì)表達(dá)對(duì)宿主細(xì)胞的致死效應(yīng)；

G. 可以添加非天然氨基酸或同位素標(biāo)記的氨基酸來(lái)表達(dá)特定的蛋白質(zhì)。

H. 對(duì)于由于多跨膜或疏水條件而在常見(jiàn)細(xì)胞系中難以表達(dá)的項(xiàng)目進(jìn)行了顯著改進(jìn)。

3. 五種表達(dá)系統(tǒng)的特點(diǎn)

大腸桿菌（E.coli）表達(dá)系統(tǒng)	優(yōu)點(diǎn)	1. 明確的遺傳背景； 2. 低成本和簡(jiǎn)單的培養(yǎng)條件； 3. 簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化操作； 4. 短的蛋白表達(dá)周期； 5. 高復(fù)制和表達(dá)水平； 6. 多種載體和融合標(biāo)簽可供選擇； 7. 許多參數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整以優(yōu)化表達(dá)； 8. 標(biāo)簽可以在N端和C端都具有易于切割的酶切位點(diǎn)。
	缺點(diǎn)	1. 效率低下的二硫鍵形成和折疊不良導(dǎo)致夾雜體的形成； 2. 蛋白質(zhì)的翻譯后修飾較差（如糖基化、烷基化、磷酸化、特異性的蛋白質(zhì)加工）； 3. 夾雜體再折疊的成功率和回收率并不是很高。
	應(yīng)用	1. 純化蛋白質(zhì)（結(jié)構(gòu)、酶學(xué)、藥物發(fā)現(xiàn)）； 2. 蛋白質(zhì)治療
畢赤酵母（酵母）表達(dá)系統(tǒng)	優(yōu)點(diǎn)	1. 低成本和高表達(dá)水平； 2. 自產(chǎn)內(nèi)毒素； 3. 高效的蛋白質(zhì)折疊和分泌表達(dá)； 4. 簡(jiǎn)單的培養(yǎng)條件和純化操作； 5. 廣泛的翻譯后修飾：糖基化、磷酸化、脂?；?/li> 6. 可以通過(guò)使用簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)鹽來(lái)開(kāi)展高密度發(fā)酵，產(chǎn)量大； 7. 與原核表達(dá)相比，蛋白質(zhì)更加穩(wěn)定，特別適用于真核基因的表達(dá)和功能性表達(dá)蛋白的制備； 8. 實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)操作簡(jiǎn)單。
	缺點(diǎn)	糖基化修飾不如哺乳動(dòng)物細(xì)胞好
	應(yīng)用	純化蛋白質(zhì)（結(jié)構(gòu)，酶學(xué)，藥物發(fā)現(xiàn)）
桿狀病毒感染的昆蟲(chóng)細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)	優(yōu)點(diǎn)	1. 良好的表達(dá)水平和相對(duì)較快的生長(zhǎng)速度； 2. 在表達(dá)病毒蛋白方面具有更多優(yōu)勢(shì)； 3. 糖基化修飾更接近哺乳動(dòng)物細(xì)胞； 4. 相對(duì)去糖基化修飾（有利于結(jié)構(gòu)確定）； 5. 大的基因體積：由于桿狀病毒基因組較大，因此可以攜帶大的基因片段； 6. 高安全性：桿狀病毒具有嚴(yán)格的物種特異性，不會(huì)感染脊椎動(dòng)物和植物； 7. 外源基因高表達(dá)效率：與其他真核表達(dá)系統(tǒng)相比，桿狀病毒系統(tǒng)可以高效地在感染細(xì)胞中表達(dá)外源蛋白； 8. 表達(dá)產(chǎn)物具有高活性：桿狀病毒將在昆蟲(chóng)宿主細(xì)胞中擴(kuò)增，因此產(chǎn)生的重組蛋白在后轉(zhuǎn)錄后修飾方面與哺乳動(dòng)物細(xì)胞類似，表達(dá)產(chǎn)物具有強(qiáng)大的生物活性； 9. 易于擴(kuò)大：桿狀病毒可以大規(guī)模生產(chǎn)具有生物活性的重組蛋白產(chǎn)物。
	缺點(diǎn)	1. 昂貴的培養(yǎng)基成本； 2. 在分泌途徑中對(duì)前蛋白段的處理效率低； 3. 病毒感染導(dǎo)致細(xì)胞裂解，可能降解表達(dá)的蛋白質(zhì)； 4. 糖基化修飾不如哺乳動(dòng)物細(xì)胞好。
	應(yīng)用	純化的蛋白質(zhì)（結(jié)構(gòu)、酶學(xué)、藥物發(fā)現(xiàn)）
哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)	優(yōu)點(diǎn)	1. 自產(chǎn)無(wú)內(nèi)毒素； 2. 高效蛋白質(zhì)折疊和分泌表達(dá)； 3. 所有翻譯后修飾，提供多種復(fù)雜的N-糖基化和精確的O-糖基化等翻譯后修飾功能； 4. 表達(dá)產(chǎn)物在分子結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)和生物功能方面與自然生物蛋白質(zhì)最接近
	缺點(diǎn)	1. 昂貴的培養(yǎng)基成本； 2. 復(fù)雜的生長(zhǎng)要求
	應(yīng)用	1. 純化蛋白質(zhì)（結(jié)構(gòu)、酶學(xué)、藥物發(fā)現(xiàn)）； 2. 蛋白質(zhì)治療； 3. 基于細(xì)胞的研究
體外大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)	優(yōu)點(diǎn)	1. 高表達(dá)水平：我們提供原始和經(jīng)過(guò)優(yōu)化的pET載體以及一系列標(biāo)簽，使得膜蛋白的產(chǎn)量可以達(dá)到毫克級(jí)； 2. 蛋白質(zhì)合成條件可以進(jìn)行調(diào)控； 3. 帶有6*His的目標(biāo)融合蛋白有利于純化。
	缺點(diǎn)	1. 有限的翻譯后修飾； 2. 擴(kuò)大規(guī)模的成本較高。
	應(yīng)用	1. 純化蛋白質(zhì)（結(jié)構(gòu)，酶學(xué)，藥物發(fā)現(xiàn)）； 2. 體外表達(dá)克隆； 3. 蛋白質(zhì)的同位素標(biāo)記用于NMR； 4. 非天然氨基酸的引入。

4. 如何根據(jù)蛋白質(zhì)的類型來(lái)選擇表達(dá)系統(tǒng)？

表達(dá)系統(tǒng)	系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)	應(yīng)用	華美生物的特點(diǎn)
體外大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)	簡(jiǎn)單、時(shí)間短、表達(dá)量高、開(kāi)放靈活、易于表達(dá)的特異性蛋白，制備蛋白質(zhì)復(fù)合物，平行合成多種不同的蛋白質(zhì)等。	毒蛋白，膜蛋白	少量表達(dá)條件下摸索，專業(yè)解決相關(guān)問(wèn)題，大大縮短實(shí)驗(yàn)周期，增加表達(dá)量
大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)	靶向基因表達(dá)量高，成本低，培養(yǎng)條件簡(jiǎn)單，產(chǎn)品快速，可伸縮性強(qiáng)，轉(zhuǎn)化操作簡(jiǎn)單，容易形成二硫鍵	原核蛋白，簡(jiǎn)單的真核蛋白	表達(dá)包括可溶性蛋白、包涵體、融合蛋白等，憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，我們可以解決蛋白表達(dá)過(guò)程中的各種瓶頸
酵母表達(dá)系統(tǒng)	成本效益高，擴(kuò)增培養(yǎng)基成本低，培養(yǎng)條件簡(jiǎn)單，生產(chǎn)迅速，可擴(kuò)展性強(qiáng)，分泌蛋白或細(xì)胞內(nèi)蛋白表達(dá)的良好選擇，分泌蛋白效率高，允許簡(jiǎn)單的純化，廣泛的翻譯后修飾，無(wú)內(nèi)毒素	工業(yè)菌株改進(jìn)、放大	自轉(zhuǎn)化高效分泌載體與宿主結(jié)合，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)最高質(zhì)量的蛋白表達(dá)；Biobrick專利生物技術(shù)可以成功地用于工業(yè)菌株的改進(jìn)和優(yōu)化
昆蟲(chóng)桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)	基因容量大，外源基因表達(dá)效率高，有效的細(xì)胞折疊，中等的可擴(kuò)展性，廣泛的翻譯后修飾，類似于哺乳動(dòng)物細(xì)胞的糖基化，是相對(duì)容易的酶脫糖基化，無(wú)內(nèi)毒素	病毒疫苗、信號(hào)蛋白、細(xì)胞因子、激酶等。	采用AcNPV-sf9細(xì)胞和high5細(xì)胞兩種表達(dá)系統(tǒng)，多表達(dá)系統(tǒng)、多宿主、多載體的選擇性大大提高了蛋白表達(dá)的成功率
哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)	較高的表達(dá)水平，中等的可擴(kuò)展性，細(xì)胞懸浮培養(yǎng)特性可以進(jìn)行批量生產(chǎn)，有效的蛋白折疊，適合蛋白質(zhì)分泌，完全翻譯后修飾，無(wú)內(nèi)毒素	復(fù)雜的高等真核生物蛋白質(zhì)	采用哺乳動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)載體與多種轉(zhuǎn)染的特異性聯(lián)合方法，優(yōu)化了表達(dá)條件，提高了轉(zhuǎn)染效率，大大縮短了實(shí)驗(yàn)周期，顯著增加了表達(dá)量

5. 蛋白表達(dá)的常見(jiàn)問(wèn)題

A.關(guān)于Tag去除、Tag抗體的WB鑒定、內(nèi)毒素去除、無(wú)菌生產(chǎn)工藝的問(wèn)題

回答:一般來(lái)說(shuō)，Tag抗體的WB鑒定、內(nèi)毒素去除、無(wú)菌生產(chǎn)工藝等服務(wù)可以應(yīng)用于所有的蛋白質(zhì)，包括用E.coli系統(tǒng)表達(dá)的蛋白質(zhì)，但標(biāo)簽去除服務(wù)依賴于特定的蛋白質(zhì)，有些蛋白質(zhì)可以去除標(biāo)簽，而有些不能。這些服務(wù)的交貨時(shí)間將因此延長(zhǎng)2-3個(gè)工作日。

B.關(guān)于發(fā)貨形式的問(wèn)題

回答:如果沒(méi)有特殊要求，默認(rèn)的發(fā)貨形式是液體。但如果您對(duì)發(fā)貨形式有特殊要求，請(qǐng)?jiān)谙聠螘r(shí)注明。

c. ……