为了生产重组蛋白，基因被分离并克隆到表达载体中。大多数重组蛋白是人源的，但在培养的其他生物体中表达，如细菌，酵母或动物细胞。

 

由于生物体差异，许多问题会影响重组蛋白的表达。可以改变重组蛋白的基因以使蛋白更稳定。使用受调控的表达载体可以控制重组蛋白的生产速度。另一个因素是蛋白分泌，如果将重组蛋白分泌到细胞外，则更容易分离和纯化重组蛋白。

 

许多重组蛋白需要蛋白修饰如糖基化，而这些修饰只能在真核细胞中获得，为此有时会使用酵母细胞、昆虫细胞和哺乳动物细胞表达系统。

 

生产重组蛋白的一个主要考虑因素是表达系统的选择。重组蛋白表达的三个主要系统是细菌表达系统（例如乳酸乳球菌和大肠杆菌）、酵母和杆状病毒以及哺乳动物细胞介导的蛋白表达。

 

①细菌表达系统

对于许多研究人员来说，生产重组蛋白的表达系统是大肠杆菌表达系统。换言之，大肠杆菌蛋白表达系统是目前使用广泛、经济的表达系统。许多蛋白需要的特殊修饰仅能在真核细胞中即可获得。二硫键通常不会在细菌内形成，即使细菌宿主分泌真核蛋白也很少能正确形成二硫键。

 

细菌表达系统的优势：

与其他表达系统相比，大肠杆菌表达系统具有许多优点如易于生长的条件和快速的生物量积累。其可以避免在真核细胞中表达的真核蛋白被细菌成分污染。如果使用细菌进行生产，尽管进行了纯化，有毒或促进免疫反应的细菌成分可能仍会微量存在。此外，一些由细菌表达的真核蛋白会不稳定或无活性。

 

 

②哺乳动物细胞中的蛋白表达

一些克隆的动物基因可能需要在培养的哺乳动物细胞中表达。哺乳动物穿梭载体包含一个复制起点和一个可在细菌中生长的抗生素抗性基因。换言之，哺乳动物穿梭载体具有在哺乳动物细胞培养物中产生重组蛋白的特征。因为大多数抗生素不会伤害哺乳动物细胞，所以必须使用不同的方法来选择哺乳动物穿梭载体。

 

哺乳动物细胞系产生高水平的重组蛋白

在哺乳动物细胞中表达蛋白的一个主要问题是要找到具有高水平重组蛋白的细胞，然后使用这个单一的细胞来产生大型培养物，这确保了重组蛋白在整个培养过程中是一致的。我们也可以使用许多技术来分离具有高水平重组蛋白的单细胞如有限稀释克隆、细胞分选、凝胶微滴技术和自动细胞选择。

 

 

③杆状病毒表达系统中的蛋白表达

哺乳动物细胞相对脆弱，具有复杂的营养需求。相比之下，培养的昆虫细胞相对顽强，可以在比哺乳动物细胞更简单的培养基中生长。基于昆虫的表达系统具有额外优势，可以提供与哺乳动物细胞相似的翻译后修饰。

 

杆状病毒介导的昆虫蛋白表达系统依靠重组杆状病毒感染昆虫细胞的能力，由杆状病毒编码的外源蛋白通过细胞机制表达。昆虫细胞易于生长以制备重组蛋白。昆虫细胞被具有重组蛋白基因的病毒基因组感染。受感染的昆虫细胞不是制造病毒颗粒，而是制造重组蛋白。

 

昆虫细胞表达优势：

杆状病毒介导的表达系统具有许多优点：

1.由强多角体启动子驱动的高表达水平。

2.昆虫细胞能够进行多种翻译后修饰。

3.容纳多基因或大片段外源基因插入。

4.生物安全且易于处理。

 

总之，使用哪种表达系统通常取决于两个因素：产品的终用途，以及要表达的单个蛋白的性质。在成本、速度和糖基化或折叠蛋白的能力等特性方面，每个表达系统都有其独特的优势和劣势。

 

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