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常用蛋白表达系统——优缺点、应用领域

2015-07-30
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蛋白表达是指用模式生物如细菌、酵母、动物细胞或者植物细胞表达外源基因蛋白的一种分子生物学技术。

表达系统优点缺点应用领域
大肠杆菌表达系统
（Escherichia coli）		表达水平高；
低成本；
简单的培养条件；
生产迅速；
可拓展性强；
转化操作简单；
蛋白表达可以通过多个参数进行优化；
容易形成二硫键		蛋白折叠性较差（包括细菌蛋白）；
易形成包涵体；
低效的体外折叠可能抵消优势；
与真核生物不同密码子体系；
很少的翻译后修饰；
内毒素		纯化蛋白的生产（结构、酶、药物发现）；
药物蛋白生产
毕赤酵母表达系统
（Pichia pastoris）		表达水平高；
低成本；
简单的培养条件；
生产迅速；
可拓展性强；
分泌蛋白或细胞内表达的良好选择；
蛋白分泌高效且允许简单纯化；
广泛的翻译后修饰；
N-端糖基化能力优于酿酒酵母；
无内毒素		使用甲醇作为诱导剂具有一定危害；
糖基化仍然不同于哺乳动物细胞		纯化蛋白的生产（结构、酶、药物发现）
酿酒酵母表达系统
（Saccharaomyces cerevisiae）		表达水平较高；
分泌蛋白或细胞表达的良好选择；
低成本；
简单的培养条件；
可拓展性强；
拥有大多数真核生物的翻译后修饰；
有效的蛋白折叠；
无内毒素；
比毕赤酵母的表达水平低；
分泌能力可能低于毕赤酵母；
糖基化与哺乳动物细胞不同；
过糖基化；
N-端糖基链结构具有致敏性		纯化蛋白的生产（结构、酶、药物发现）；
药物蛋白生产
哺乳动物细胞表达系统较高的表达水平；
中度的可扩展性；
细胞的悬浮培养特性可大规模生产；
有效的蛋白折叠；
适合分泌蛋白；
充分的翻译后修饰；
无内毒素		培养基昂贵；
复杂的生长条件		纯化蛋白的生产（结构、酶、药物发现）；
药物蛋白生产；
基于细胞的研究
杆状病毒浸染后的昆虫细胞
( 杆状病毒-昆虫细胞表达系统)		表达水平高（特别是细胞内蛋白）；
较快的生长速度；
有效的细胞折叠；
中度可扩展性；
广泛的翻译后修饰；
糖基化与哺乳动物细胞类似；
相对容易地酶促的去糖基化（对于蛋白结构测定有利）；
无内毒素		培养基昂贵；
需要大量的病毒；
亲肽的分泌通路低效；
糖基化仍然不同于哺乳动物细胞；
病毒侵染会导致细胞裂解和潜在的表达蛋白降解		纯化蛋白的生产（结构、酶、药物发现）
瞬时表达系统蛋白的快速生产通道转染试剂昂贵；
需要大量质粒DNA
稳定细胞系可获得蛋白生产细胞株系生产速度缓慢（需要数月），特别是使用选择性克隆的情况下传代过程中表达能力可能下降
无细胞蛋白生产蛋白的快速生产通道；
大肠杆菌，小麦胚芽，昆虫和哺乳动物系统均市售；
生产量的可控；
蛋白合成条件可控；
可容易地吸收非氨基酸组分；
可利用PCR产物作为模版，适合于简单的高通量方法；
在没有犬科胰岛素的情况下有限的翻译后修饰		量化生产成本昂贵纯化蛋白的生产（结构、酶、药物发现）；
体外表达克隆；
同位素标记过的核磁共振蛋白；
吸收非天然氨基酸组分
BacMam-介导的瞬时转导蛋白的快速生产通道；
可扩展性强；
无需纯化所需的大量质粒DNA；
非裂解（参见杆状病毒/昆虫细胞）		许多人体细胞的高效转导；
病毒需求量大


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