真核表達系統(tǒng)的出現(xiàn)客服了傳統(tǒng)原核表達系統(tǒng)諸多缺陷
原核表達系統(tǒng)是一個成熟的系統(tǒng),常用于研究基因功能。由于原核表達系統(tǒng)存在包涵體蛋白純化困難、蛋白修飾不*等缺陷,人們開始利用真核表達系統(tǒng)來研究基因。
在各種表達系統(tǒng)中,首先采用原核表達系統(tǒng)進行研究,這也是目前成熟的表達系統(tǒng)。該技術的主要方法是將已克隆到目的基因DNA的片段的載體(通常為質(zhì)粒)轉(zhuǎn)化到細菌(通常為大腸桿菌)中,通過IPTG誘導和終純化獲得所需的目的蛋白。其優(yōu)點是可以在短時間內(nèi)獲得基因表達產(chǎn)物,所需成本相對較低。
但與此同時,原核表達系統(tǒng)仍有許多不可克服的缺點:如常用的表達系統(tǒng)不能調(diào)節(jié)表達時間和表達水平,某些基因的連續(xù)表達可能對宿主細胞造成毒性作用,過度表達可能導致非生理反應,靶蛋白往往以包涵體的形式表達,導致產(chǎn)物純化困難;而且,原核表達系統(tǒng)的翻譯后修飾系統(tǒng)并不完善,表達產(chǎn)物的生物活性較低。為了克服上述缺點,許多學者將原核基因調(diào)控系統(tǒng)引入真核基因調(diào)控領域。它的優(yōu)點是:
1.根據(jù)原核生物蛋白與靶基因相互作用的高度特異性設計,靶基因與真核基因調(diào)控序列基本沒有同源性,因此不存在基因的非特異性激活或抑制
2.能誘導高效基因表達,高達105倍,超越其他系統(tǒng);
3.它可以嚴格控制基因表達,即既可以控制基因表達的“開關”,又可以人為控制基因表達量
因此,利用真核表達系統(tǒng)表達目的蛋白越來越受到重視。目前,基因工程研究中常用的真核表達系統(tǒng)包括酵母表達系統(tǒng)、昆蟲細胞表達系統(tǒng)和哺乳動物細胞表達系統(tǒng)。
1.根本的區(qū)別是,原核表達系統(tǒng)的表達系統(tǒng)是原核細胞;真核表達系統(tǒng)在真核細胞如酵母細胞、昆蟲細胞和哺乳動物細胞中表達。
2.兩種表達系統(tǒng)都通過含有原核或真核啟動子和其他表達相關元件的質(zhì)粒系統(tǒng)表達外源基因。
3.與真核表達系統(tǒng)相比,原核表達系統(tǒng)的表達效率易于優(yōu)化和調(diào)整,表達量高。然而,當用于表達真核外源基因時,由于不同的蛋白質(zhì)折疊和糖鏈修飾,其應用受到限制。真核表達系統(tǒng)的表達量相對較低。雖然酵母和昆蟲系統(tǒng)的表達量相對較高,但哺乳動物基因的表達也存在不足。
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