重组DNA技术与重组蛋白表达

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1、重组DNA技术与基因工程5234167重组DNA技术与基因工程的基本概念重组DNA技术所需的基本条件重组DNA技术的操作过程目的基因的克隆与基因文库的构建外源基因在大肠杆菌中的表达外源基因在酵母中的表达动植物的基因工程A酵母作为表达外源基因受体的特征6外源基因在酵母中的表达酵母（Yeast）是一群以芽殖或裂殖方式进行无性繁殖的单细胞半知菌类（半知酵母），共由56个属、500多个种组成。如果说大肠杆菌是外源基因最成熟的原核生物表达系统，则酵母菌是最成熟的真核生物表达系统。酵母的分类学特征真核生物，分

2、属于子囊菌纲（子囊酵母）、担子菌纲（担子酵母）、A酵母作为表达外源基因受体的特征6外源基因在酵母中的表达酵母表达外源基因的优势全基因组测序，基因表达调控机理比较清楚，遗传操作简便能将外源基因表达产物分泌至培养基中具有原核细菌无法比拟的真核蛋白翻译后加工系统大规模发酵历史悠久、技术成熟、工艺简单、成本低廉不含有特异性的病毒、不产内毒素，美国FDA认定为安全的基因工程受体系统（GenerallyRecognizedAsSafeGRAS）酵母菌是最简单的真核模式生物B酵母的宿主系统6外源基因在酵母中的表

3、达提高重组蛋白表达产率的突变宿主抑制超糖基化作用的突变宿主减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主广泛用于外源基因表达的酵母宿主广泛用于外源基因表达的酵母宿主目前已广泛用于外源基因表达和研究的酵母包括：酵母属如酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）克鲁维酵母属如乳酸克鲁维酵母（Kluyveromyceslactis）毕赤酵母属如巴斯德毕赤酵母（Pichiapastoris）裂殖酵母属如非洲酒裂殖酵母（Schizosaccharomycespombe）汉逊酵母属如多态汉逊酵母（Han

4、senulapolymorpha）其中酿酒酵母的遗传学和分子生物学研究最为详尽，但巴斯德毕赤酵母表达外源基因最理想。提高重组蛋白表达产率的突变宿主能导致酿酒酵母中重组蛋白产量提高或质量改善的突变类型：ssc1ssc2rgr1ose1ssc11rho-突变类型生物效应作用位点改善重组蛋白分泌钙离子依赖型的ATP酶提高重组蛋白表达转录后加工转录水平提高重组蛋白表达转录水平提高重组蛋白表达改善重组蛋白分泌羧肽酶Y转录水平提高重组蛋白表达抑制超糖基化作用的突变宿主能抑制超糖基化的突变类型mnnalgoch

5、突变类型生物效应许多真核生物的蛋白质在其天门冬酰胺侧链上接有寡糖基团，它们常常影响蛋白质的生物活性。整个糖单位由糖基核心和外侧糖链两部分组成。酵母菌普遍拥有蛋白质的糖基化系统，但野生型酿酒酵母对异源蛋白的糖基化反应很难控制，呈超糖基化倾向，因此超糖基化缺陷株非常重要。甘露糖生物合成缺陷型天门冬酰胺侧链糖基化缺陷型外侧糖链添加缺陷型减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主泛素介导的蛋白质降解作用蛋白酶体LysHOOCUbiquitin76aaubiquitinligaseE3Lysubiquitinli

6、gaseE3Lys靶蛋白靶蛋白靶蛋白减少泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主酵母菌泛素依赖型蛋白降解系统的编码基因酵母菌共有四个泛素编码基因：UBI1编码泛素-羧基延伸蛋白52（CEP52）对数生长期表达稳定期关闭UBI2编码泛素-羧基延伸蛋白52（CEP52）对数生长期表达稳定期关闭UBI3编码泛素-羧基延伸蛋白76（CEP76）对数生长期表达稳定期关闭UBI4编码泛素五聚体对数生长期关闭稳定期表达酵母菌共有七个泛素连接酶基因：UBC1、UBC2、UBC3、UBC4、UBC5、UBC6、UBC7减少

7、泛素依赖型蛋白降解作用的突变宿主泛素降解途径衰减的酿酒酵母在酿酒酵母菌中，泛素主要由UBI4基因表达，UBI4-突变株能UBI4缺陷型：正常生长，但细胞内游离泛素分子的浓度比野生株要低得多，因此UBI4缺陷突变株是外源基因表达理想的受体。UBA1缺陷型：UBA1编码泛素激活酶E1，UBA1突变株是致死性的，但其等位基因缺陷是非致死性的，而且也能削弱泛素介导的蛋白降解。Ubc4-ubc5双突变型：七个泛素连接酶基因的突变对衰减蛋白降解作用同样有效。C酵母的载体系统6外源基因在酵母中的表达酵母克隆表达

8、质粒的构建酵母中的野生型质粒酵母中的野生型质粒酿酒酵母中的2m环状质粒几乎所有的酿酒酵母中都含有2m双链同源重组REP1RAFSTBoriREP2FLPIRIRAB环状质粒，拷贝数达50至100个。IRs反向重复序列，600bp，重组FLP编码产物驱动IRs的同源重组REP编码产物控制质粒的稳定性STBREP的结合位点接合酵母属中的pSR1和pSB1，以及克鲁维酵母属中的pKD1等均与2m质粒类似。酵母中的野生型质粒乳酸克鲁维酵母中的线状质粒乳酸克鲁维酵母中含有两种不同pGKL18