外源基因的表达及其优化策略.ppt

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1、生命科学学院第七章外源基因的表达及其优化策略第一节　影响外源基因表达的因素第二节　外源基因在原核细胞中的表达第三节　外源基因在真核细胞中的表达生命科学学院第一节　影响外源基因表达的因素基因表达：从DNA分子有序地将其所承载的遗传信息,通过密码子和反密码子系统,转变由特定氨基酸顺序构成的多肽或蛋白质分子过程，从而决定生物有机体遗传表型。生命科学学院第一节　影响外源基因表达的因素基因表达遗传信息从DNA到蛋白质的传递过程——中心法则（centraldogma）。从DNA分子有序地将其所承载的遗传信息,通过密码子和反密码子系统,转变由特定氨基酸

2、顺序构成的多肽或蛋白质分子过程，从而决定生物有机体遗传表型。生命科学学院第一节　影响外源基因表达的因素克隆基因的表达外源基因在宿主细胞中表达。外源基因表达载体重组载体导入宿主细胞在宿主细胞中表达出蛋白质提取蛋白宿主细胞：原核细胞或真核细胞生命科学学院第一节　影响外源基因表达的因素生命科学学院第一节　影响外源基因表达的因素影响外源基因表达的因素主要有：阅读框架顺式作用元件翻译过程表达体系生命科学学院第一节　影响外源基因表达的因素一、阅读框架对转化基因的影响什么是阅读框架(openreadingframe,ORF)?二、顺式作用元件对基因表达

3、的影响1.对基因转录起始的调控1)启动子2)增强子3)沉默子生命科学学院第一节　影响外源基因表达的因素二、顺式作用元件对基因表达的影响2.对基因转录终止的调控1)终止子2)衰减子3.对DNA结构的影响1)核基质结合区2)绝缘子3)基因座控制区生命科学学院第一节　影响外源基因表达的因素三、翻译过程对表达的影响1.翻译起始对基因表达的影响2.密码子偏爱性对基因表达的影响3.翻译终止对基因表达的影响四、表达系统对表达产物的影响生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达用原核生物作宿主。AdividingE.coli原核或噬菌体启动子MCSSD

4、序列终止子生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达一、原核生物细胞表达的特点1.原核生物只有一种RNA聚合酶识别原核细胞的启动子，催化所有RNA的合成。2.原核生物的表达是以操纵子为单位的。操纵子是数个相关的结构基因及其调控区的结合，是一个基因表达的协同单位。Z编码-半乳糖苷酶；Y编码-半乳糖苷透过酶；A编码-半乳糖苷乙酰基转移酶。生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达乳糖操纵子(lacoperon)的调控方式生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达一、原核生物细胞表达的特点3.原

5、核生物的转录与翻译是偶联的，也是连续进行的。每个核糖体可独立完成一条多肽链的合成，即这种多核糖体可以同时在一条mRNA链上合成多条肽链，大大提高了翻译效率。4.原核细胞中缺乏真核细胞的转录后加工系统。因此当克隆的含有内含子的真核基因在原核细胞中转录成mRNA前体后，其中内含子部分不能被切除。生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达转录和翻译偶联、连续进行生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达一、原核生物细胞表达的特点5.原核生物基因的控制主要在转录水平，这种控制要比对基因产物直接控制要慢。对RNA合成的控制有2种方式：一是起始控

6、制(启动子控制)，二是终止控制(衰减子控制)。6.在大肠杆菌mRNA的核糖体结合位点上，含有一个翻译起始密码子及同16SRNA3’末端碱基互补的序列，即SD序列。Shine-Dalgarno（S-D）sequence:含有一个启始密码子和一段同核糖体16SRNA3’末端碱基互补的序列，叫Shine-Dalgarno（S-D）序列。生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达二、外源基因在原核细胞中表达具备条件1.通过表达载体将外源基因导入宿主菌，并指导宿主菌的酶系统合成外源蛋白。2.外源基因不能带有间隔顺序(内含子)，因而必须用cDNA或

7、全化学合成基因，而不能用基因组DNA。3.必须利用原核细胞的强启动子和SD序列等调控元件控制外源基因的表达。4.外源基因与表达载体连接后，必须形成正确的开放阅读框架(ORF)。ORF(openreadingframe)：起始于AUG、止于UAA、UGA、UAG的连续的密码子区域，是潜在的编码区。5.利用宿主菌的调控系统，调节外源基因的表达，防止外源基因的表达产物对宿主菌的毒害。生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达原核生物基因表达载体的组成特征启动子核糖体结合位点(SD序列)终止子选择标记基因复制子原核生物基因表达的受体系统大肠杆菌

8、受体系统、芽孢杆菌受体系统、链霉菌受体系统、蓝藻受体系统。生命科学学院第二节外源基因在原核细胞中的表达三、原核生物基因表达的调控1.启动子是DNA上的能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的