蛋白表达（protein expression）即重组蛋白表达是指通过将目的基因重组克隆到人工载体（vector）上，再导入受体细胞或无细胞体系，在异源系统表达为蛋白的技术。

蛋白表达可以解决天然蛋白难以获得的问题。在上世纪七十年代首次创建异源基因的蛋白表达后，迄今已有数以万计的重组蛋白成功表达，有力推动了生物技术的快速发展和生物医学研究与产业的进步。

 

蛋白表达目的

通过蛋白表达，首先可以获取难以从天然来源获得的蛋白。

其次，蛋白表达产物批量大纯度高，不仅有利于对目的蛋白的分析，而且可以大幅度降低成本。

更为重要的是，通常选用的重组蛋白表达宿主细胞生物安全性高，从而避免了一些病原宿主存在的潜在生物安全风险。

 

蛋白表达方法：

主要包括基因片段克隆、导入表达体系、诱导表达及产物纯化及分析等过程。

 

蛋白的表达系统一般可以分为：

1、原核表达系统：大肠杆菌是为常用的蛋白表达体系，具有遗传背景清楚、易于繁殖、成本低、表达量高等优点，但缺乏翻译后修饰机制，不适用于需要糖基化或者特定位点切割等修饰的蛋白表达，因此适合于相对分子量小于100k且翻译后修饰不影响结构和功能的蛋白表达。枯草芽孢杆菌也可用于蛋白表达，其优点是具有较强的分泌表达能力和较低的蛋白酶活性等，也逐渐受到关注。

2、真核表达系统：可以实现不同程度的糖基化等翻译后修饰，更接近于来自真核蛋白的天然活性。主要包括 ① 酵母表达系统（常用毕赤酵母、酿酒酵母等），酵母可高密度发酵又可以进行翻译后修饰 ，兼具了原核和真核宿主细胞的优点，也是一种良好的蛋白表达系统。② 昆虫细胞表达系统：外源基因通过杆状病毒载体转染昆虫细胞进行表达，是一种真核蛋白的高表达体系，适合于一些在原核体系难以表达的蛋白，比如膜蛋白、大分子质量蛋白、蛋白激酶等。③ 哺乳动物细胞表达系统：哺乳动物细胞的翻译修饰效率远高于酵母、昆虫细胞体系等，结构和功能更接近于天然真核蛋白，但表达量低、成本高。

3、无细胞表达体系：可以从质粒和PCR产物直接表达目的蛋白，表达体系是无细胞提取物，来自于大肠杆菌、麦胚、兔网织红细胞等。无细胞蛋白表达优点是可表达其它系统难以表达的产物、高通量、可自动化，但表达量低、成本高昂。

 

基因表达（gene expression）是指将来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程。基因表达产物通常是蛋白质，所有已知的生命，都利用基因表达来合成生命的大分子。

 

基因表达可以通过对其中的几个步骤，包括转录，RNA剪接，翻译和翻译后修饰，进行调控来实现对基因表达的调控。基因调控赋予细胞对结构和功能的控制，基因调控是细胞分化、形态发生以及任何生物的多功能性和适应性的基础。基因调控也可以作为进化改变的底物，因为控制基因表达的时间、位置和量可以对基因在细胞或多细胞生物中的功能（作用）产生深远的影响。

 

在遗传学中，基因表达是基因型产生表型的基本水平。存储在DNA中的遗传密码通过基因表达得到“翻译”，并且基因表达的特性产生生物体的表型。因此，基因表达的调节对于生物体的发育至关重要。

 

蛋白表达和基因表达的区别：

①蛋白质是基因表达的产物。

②蛋白质表达和基因表达的机制不同。

③基因表达和蛋白质表达的调控方式存在差异。

④基因表达和蛋白质表达在生物学研究中具有不同的意义。

 

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