在现代生命科学研究中，重组蛋白表达技术扮演着至关重要的角色。通过将外源基因导入宿主细胞，并使其表达特定蛋白，我们能够获取大量高纯度的重组蛋白，为疾病治疗、药物研发和生物工程等领域提供了强有力的支持。本文将介绍重组蛋白表达的原理、表达系统、生产步骤以及应用前景。

一、重组蛋白表达的原理

重组蛋白表达是利用DNA重组技术，将目标基因（外源基因）导入宿主细胞中，并通过宿主细胞的生物机制使其表达出特定蛋白。其主要步骤包括：

基因克隆：将目标基因经过PCR扩增后，与表达载体连接，形成重组质粒。

转染或转化：将重组质粒导入宿主细胞中，可以使用化学方法、电穿孔或者嗜热菌等方式进行转染或转化。

表达蛋白：重组质粒进入宿主细胞后，融合到宿主细胞的染色体中，随后遵循细胞的转录和翻译机制，表达出目标蛋白。

 

二、常见的重组蛋白表达系统

大肠杆菌表达系统：大肠杆菌是常用的重组蛋白表达宿主细胞之一。其优点在于生长快速、易于培养，并且能够产生大量的蛋白。此外，大肠杆菌的遗传工具和代谢途径也被广泛研究，提供了便利。

酵母表达系统：酵母表达系统包括酿酒酵母和毕赤酵母。这些酵母细胞具有真核细胞的特点，能够进行正确的蛋白折叠和修饰。同时，酵母细胞也可以进行大规模培养和高表达，适用于一些复杂蛋白的表达。

昆虫细胞表达系统：昆虫细胞表达系统常用于大规模蛋白表达。昆虫细胞具有真核细胞的优势，能够对蛋白进行正确的折叠和修饰，适合于表达大量需求复杂结构的重组蛋白。

哺乳动物细胞表达系统：哺乳动物细胞的表达系统可用于高效表达复杂蛋白和进行蛋白质研究。哺乳动物细胞具有真核细胞特点，能够进行正确的蛋白质修饰和折叠，并且在一些特殊情况下需要考虑到人类蛋白的免疫原性。

 

三、重组蛋白生产步骤

 

细胞中有两个蛋白生产阶段：转录和翻译，被称为分子生物学的中心法则。换言之，转录和翻译步骤属于重组蛋白表达步骤。

 

为了生产重组蛋白，基因被分离并克隆到表达载体中。重组蛋白的生产需要蛋白表达系统、蛋白纯化系统和蛋白识别系统。

 

获取重组蛋白的基本步骤：

 

1.目标基因的扩增。

2.插入克隆载体。

3.亚克隆到表达载体中。

4.转化到蛋白表达宿主中(细菌(大肠杆菌)、酵母细胞、哺乳动物细胞或杆状病毒-昆虫细胞系统)。

5.重组蛋白鉴定试验(Western blot或荧光)

6.大规模生产。(大规模发酵)

7.分离和纯化。

 

需要考虑多种因素：

1.选择哪个宿主系统？

2.如何分离和纯化重组蛋白？

 

选择适当的表达宿主或使用正确的纯化方法并不容易，应考虑目标重组蛋白的性质。下面列出了一些重要因素：

 

? 膜结合

? 溶解度

? 单或多结构域

? 大小(分子量)

? 表达位置

 

对于大多数没有足够经验来表达和分离重组蛋白的人来说，重组蛋白的生产是非常耗时的。许多生物公司为各种不同规模的重组蛋白表达提供良好的服务，例如义翘神州

 

四、重组蛋白表达技术的应用前景

药物研发：重组蛋白表达技术被广泛应用于药物研发领域，用于生产重组蛋白药物。这些药物包括多肽类、蛋白类和抗体类药物，如生长因子、抗体药物和血液制剂等。通过重组蛋白表达技术，我们可以获得高效纯度的药物，满足临床上的需求。

生物工程：重组蛋白表达技术被广泛应用于生物工程领域，用于生产特定的蛋白产品。这些产品可以应用于食品、化妆品、工业发酵等领域，如酶制剂、生物染料和生物材料等。

疾病治疗：通过重组蛋白表达技术，我们能够合成特定的蛋白，用于疾病的治疗和诊断。例如，利用重组抗体技术，可以开发出用于癌症治疗和免疫治疗的抗体药物。