Biorbyt大讲堂| 重组蛋白的各种表达系统

 

生物表达系统被广泛用于工业和医疗领域“异源蛋白”的生产。这些蛋白质包括重组疫苗，药物和农产品等。

已经使用的表达系统包括：细菌、酵母菌、霉菌、哺乳动物、植物和昆虫。下面和大家分享以下几种比较常见的生物表达系统的特点！ 

 

大肠杆菌表达系统

 

 

革兰氏阴性菌等“原核细胞”是最早用于工程基因技术的细胞之一。最重要的细胞之一是“大肠杆菌”。它被广泛用于克隆重组DNA，随后用于生产异源蛋白。

优点

• 细菌表达系统具有快速增殖、营养需求简单廉价、表达水平高、转化过程快速简便等优点。

局限

• 这种细胞工厂具有一些局限性，例如异源蛋白质的细胞内聚集和错误折叠，脂多糖的产生，缺乏翻译后修饰以及由于蛋白酶引起的蛋白质降解。

 

表达系统的另一部分是真核细胞，包括“哺乳动物和酵母细胞”。

 

中国仓鼠卵巢（CHO）细胞表达系统

 

 

最常见的哺乳动物细胞系是“中国仓鼠卵巢（CHO）细胞”。目前，CHO细胞用于生产生物制药化合物、单克隆抗体和Fc融合蛋白。除此之外，小仓鼠肾、人胚胎肾 293 和 NS0、SP2/0（小鼠衍生的骨髓瘤）细胞系也已获得法律许可。

优点

• 该系统的显着优点包括适当的蛋白质折叠，翻译后修饰和重组蛋白质在正确位点的糖基化，这对蛋白质稳定性很重要。

局限

• 哺乳动物的表达系统生长缓慢，相关的营养需求成本高昂。

• 另一方面，某些病毒对培养基的潜在污染限制了其在大规模生产中的使用。

 

 

酵母表达系统

 

 

另一种真核细胞，酵母，广泛用于疫苗和药品生产中多种蛋白质的表达。

优点

• 这些微生物中蛋白质表达的机制与哺乳动物细胞中的蛋白质表达机制接近。

• 与细菌相比，酵母细胞具有生长速度快、翻译后修饰、分泌表达、易基因操作等显著优势。

• 此外，线性化的外源DNA可以通过交叉重组现象高效地插入染色体中，以产生稳定的细胞系。

 

毕赤酵母基因组中的交叉重组现象

酿酒酵母

在酵母细胞中，酿酒酵母用于制造“乙型肝炎”和“人瘤病毒”疫苗，这两种疫苗都能产生针对野生型病毒的保护性免疫反应。酿酒酵母中的表达蛋白通常是 N 和 O-高糖基化的，这可能会影响蛋白质的免疫原性。

毕赤酵母菌

近年来，为了解决蛋白质表达问题，人们开发了一些其他的酵母菌。其中，毕赤酵母菌（P. pastoris）因其成本和表达宿主系统而成为最受欢迎的。

毕赤酵母菌表达系统拥有和其他酵母菌表达系统相同的优点：

• 糖基化与哺乳动物细胞高度相似；

• 重组蛋白的适当折叠和分泌到细胞的外部环境。在P. pastoris表达系统中，由于其内源性分泌蛋白的产生有限，重组蛋白的纯化很容易；

• 它也被认为是亚单位疫苗表达的独特宿主，这可能会对不断增长的医疗生物技术市场产生重大影响。

尽管 P. pastoris 表达系统令人印象深刻且易于使用，并且具有明确的工艺方案，但需要一定程度的工艺优化才能实现靶蛋白的最大产量。必须调整甲醇和山梨糖醇浓度、突变体形式、温度和孵育时间以获得最佳条件，这可能因不同菌株和外部表达的蛋白质而异。最终，在P. pastoris表达系统中生产重组蛋白的最佳条件因靶蛋白而异。

不同宿主系统表达重组蛋白的基本特征

Biorbyt拥有不同生物表达系统生产的“重组蛋白”，涵盖不同科研领域的热门靶点，满足不同客户的实验需求。欢迎咨询！

 

SDS-PAGE analysis of Human PDGF-B protein

(Catalog Number: orb334919,expressed from E. coli cells)

calculated MW is 15.1 kDa. the protein migrates as 17 kDa under reducing (R) condition, and 35 kDa under non-reducing (NR) condition.

SDS-PAGE analysis of Human IL-13 R alpha 2 Protein.

(Catalog Number: orb612134,expressed from human 293 cells (HEK293))

calculated MW is 39.0 kDa. The protein migrates as 45-55 kDa under reducing (R) condition (SDS-PAGE) due to glycosylation.

SDS-PAGE analysis of Human Interferon-alpha2b protein.

(Catalog Number: orb1906253,Yeast)

Approximately MW is 19.3 kDa

 

 

 

参考资料：

1.Karbalaei M, Rezaee SA, Farsiani H. Pichia pastoris: A highly successful expression system for optimal synthesis of heterologous proteins. J Cell Physiol. 2020 Sep;235(9):5867-5881. doi: 10.1002/jcp.29583. Epub 2020 Feb 14. PMID: 32057111; PMCID: PMC7228273.