怎么选择合适的蛋白表达系统?

日期：2023-10-27 09:27:00

1. j9九游会登录入口首页生物的5大表达系统？

在超过16年的时间里，j9九游会登录入口首页生物蛋白表达平台建立了五种重组表达系统，包括大肠杆菌（E.coli）表达系统、毕赤酵母（酵母）表达系统、杆状病毒昆虫细胞表达系统、哺乳动物细胞表达系统和无细胞（体外大肠杆菌）表达系统。

2. 无细胞表达系统，是j9九游会登录入口首页生物的独特表达系统

无细胞，也称为体外翻译系统，模拟生物细胞的生命现象，复制细胞内蛋白质的转录和翻译过程。体外生产的常见组分包括细胞提取物、能量来源、氨基酸供应、镁等辅因子，以及所需基因的DNA/mRNA，它是蛋白质合成的模板。通过人工控制蛋白质合成和转录翻译相关的蛋白因子，可以实现目标蛋白质的体外蛋白质合成。

j9九游会登录入口首页生物的无细胞表达系统可以为您提供完整的技术服务。它可以解决与蛋白质表达相关的特定问题，例如低蛋白质产量、特殊蛋白质的表达（如膜蛋白、毒性蛋白等）、蛋白质复合物的生产、多种不同蛋白质的并行合成等。

无细胞表达系统具有如下特点：

A. 与传统蛋白质表达系统相比，许多过程被省略，如质粒的转化、细胞培养、收获、破碎和离心等，大大提高了工作效率；

B. 反应系统较小，可以同时并行合成许多不同的蛋白质；

C. 反应周期短，满足高通量配体筛选和蛋白质组学的科学要求；

D. 开放式反应系统更容易改变反应条件，有利于基因转录、蛋白质合成和翻译后修饰的调节，并避免了包涵体的形成；

E. 稳定的反应系统，可以与其他过程耦合，形成自动化、程序化和规模化生产，加速重组蛋白质的纯化、功能特性鉴定和随后的结构分析；

F. 没有细胞结构的限制，可用于产生对宿主具有毒性的外源性蛋白质，以避免蛋白质表达对宿主细胞的致死效应；

G. 可以添加非天然氨基酸或同位素标记的氨基酸来表达特定的蛋白质。

H. 对于由于多跨膜或疏水条件而在常见细胞系中难以表达的项目进行了显著改进。

3. 五种表达系统的特点

大肠杆菌（E.coli）表达系统	优点	1. 明确的遗传背景； 2. 低成本和简单的培养条件； 3. 简单的转化操作； 4. 短的蛋白表达周期； 5. 高复制和表达水平； 6. 多种载体和融合标签可供选择； 7. 许多参数可以进行调整以优化表达； 8. 标签可以在N端和C端都具有易于切割的酶切位点。
	缺点	1. 效率低下的二硫键形成和折叠不良导致夹杂体的形成； 2. 蛋白质的翻译后修饰较差（如糖基化、烷基化、磷酸化、特异性的蛋白质加工）； 3. 夹杂体再折叠的成功率和回收率并不是很高。
	应用	1. 纯化蛋白质（结构、酶学、药物发现）； 2. 蛋白质治疗
毕赤酵母（酵母）表达系统	优点	1. 低成本和高表达水平； 2. 自产内毒素； 3. 高效的蛋白质折叠和分泌表达； 4. 简单的培养条件和纯化操作； 5. 广泛的翻译后修饰：糖基化、磷酸化、脂酰基化； 6. 可以通过使用简单的无机盐来开展高密度发酵，产量大； 7. 与原核表达相比，蛋白质更加稳定，特别适用于真核基因的表达和功能性表达蛋白的制备； 8. 实验室和工业操作简单。
	缺点	糖基化修饰不如哺乳动物细胞好
	应用	纯化蛋白质（结构，酶学，药物发现）
杆状病毒感染的昆虫细胞表达系统	优点	1. 良好的表达水平和相对较快的生长速度； 2. 在表达病毒蛋白方面具有更多优势； 3. 糖基化修饰更接近哺乳动物细胞； 4. 相对去糖基化修饰（有利于结构确定）； 5. 大的基因体积：由于杆状病毒基因组较大，因此可以携带大的基因片段； 6. 高安全性：杆状病毒具有严格的物种特异性，不会感染脊椎动物和植物； 7. 外源基因高表达效率：与其他真核表达系统相比，杆状病毒系统可以高效地在感染细胞中表达外源蛋白； 8. 表达产物具有高活性：杆状病毒将在昆虫宿主细胞中扩增，因此产生的重组蛋白在后转录后修饰方面与哺乳动物细胞类似，表达产物具有强大的生物活性； 9. 易于扩大：杆状病毒可以大规模生产具有生物活性的重组蛋白产物。
	缺点	1. 昂贵的培养基成本； 2. 在分泌途径中对前蛋白段的处理效率低； 3. 病毒感染导致细胞裂解，可能降解表达的蛋白质； 4. 糖基化修饰不如哺乳动物细胞好。
	应用	纯化的蛋白质（结构、酶学、药物发现）
哺乳动物细胞表达系统	优点	1. 自产无内毒素； 2. 高效蛋白质折叠和分泌表达； 3. 所有翻译后修饰，提供多种复杂的N-糖基化和精确的O-糖基化等翻译后修饰功能； 4. 表达产物在分子结构、物理化学性质和生物功能方面与自然生物蛋白质最接近
	缺点	1. 昂贵的培养基成本； 2. 复杂的生长要求
	应用	1. 纯化蛋白质（结构、酶学、药物发现）； 2. 蛋白质治疗； 3. 基于细胞的研究
体外大肠杆菌表达系统	优点	1. 高表达水平：我们提供原始和经过优化的pET载体以及一系列标签，使得膜蛋白的产量可以达到毫克级； 2. 蛋白质合成条件可以进行调控； 3. 带有6*His的目标融合蛋白有利于纯化。
	缺点	1. 有限的翻译后修饰； 2. 扩大规模的成本较高。
	应用	1. 纯化蛋白质（结构，酶学，药物发现）； 2. 体外表达克隆； 3. 蛋白质的同位素标记用于NMR； 4. 非天然氨基酸的引入。

4. 如何根据蛋白质的类型来选择表达系统？

表达系统	系统优势	应用	j9九游会登录入口首页生物的特点
体外大肠杆菌表达系统	简单、时间短、表达量高、开放灵活、易于表达的特异性蛋白，制备蛋白质复合物，平行合成多种不同的蛋白质等。	毒蛋白，膜蛋白	少量表达条件下摸索，专业解决相关问题，大大缩短实验周期，增加表达量
大肠杆菌表达系统	靶向基因表达量高，成本低，培养条件简单，产品快速，可伸缩性强，转化操作简单，容易形成二硫键	原核蛋白，简单的真核蛋白	表达包括可溶性蛋白、包涵体、融合蛋白等，凭借丰富的经验和专业知识，我们可以解决蛋白表达过程中的各种瓶颈
酵母表达系统	成本效益高，扩增培养基成本低，培养条件简单，生产迅速，可扩展性强，分泌蛋白或细胞内蛋白表达的良好选择，分泌蛋白效率高，允许简单的纯化，广泛的翻译后修饰，无内毒素	工业菌株改进、放大	自转化高效分泌载体与宿主结合，可以最大限度地实现最高质量的蛋白表达；Biobrick专利生物技术可以成功地用于工业菌株的改进和优化
昆虫杆状病毒表达系统	基因容量大，外源基因表达效率高，有效的细胞折叠，中等的可扩展性，广泛的翻译后修饰，类似于哺乳动物细胞的糖基化，是相对容易的酶脱糖基化，无内毒素	病毒疫苗、信号蛋白、细胞因子、激酶等。	采用AcNPV-sf9细胞和high5细胞两种表达系统，多表达系统、多宿主、多载体的选择性大大提高了蛋白表达的成功率
哺乳动物细胞表达系统	较高的表达水平，中等的可扩展性，细胞悬浮培养特性可以进行批量生产，有效的蛋白折叠，适合蛋白质分泌，完全翻译后修饰，无内毒素	复杂的高等真核生物蛋白质	采用哺乳动物细胞表达载体与多种转染的特异性联合方法，优化了表达条件，提高了转染效率，大大缩短了实验周期，显著增加了表达量