原核表達載體和真核表達系統(tǒng)及其載體
來源/作者:普拉特澤-生物醫(yī)學整體課題外包平臺
在講原核和真核載體之前呀,我們需要先開了解一下原核表達系統(tǒng)和真核表達系統(tǒng)。上個視頻中我們說了表達載體的表達其實就是轉(zhuǎn)錄和翻譯,再具體一點呢就是指將外源基因(即非載體本身所固有的基因)導入到細胞(真核或者原核細胞)中,并使其在該細胞內(nèi)進行轉(zhuǎn)錄和翻譯,從而合成出相應的蛋白質(zhì)或RNA分子。目前生物學上常見的蛋白表達系統(tǒng)有原核、酵母、昆蟲、植物和哺乳動物表達系統(tǒng),其中后面四類(酵母、昆蟲、植物和哺乳動物)都為真核表達系統(tǒng)。接下來咱們就進入正題吧。
一、原核表達體系
首先先看看原核表達系統(tǒng)。原核表達系統(tǒng)包括枯草芽孢桿菌表達系統(tǒng)、鏈霉菌表達系統(tǒng)和大腸桿菌表達系統(tǒng)等,其中大腸桿菌表達系統(tǒng)是最常用的原核表達系統(tǒng)。大腸桿菌具有遺傳背景清楚、繁殖快、成本低、表達量高、表達產(chǎn)物容易純化、穩(wěn)定性好、抗污染能力強以及適用范圍廣等特點,并且很容易使用熱休克等方法轉(zhuǎn)染。在各種表達系統(tǒng)中,最早被采用進行研究的也是大腸桿菌表達系統(tǒng),且大腸桿菌表達系統(tǒng)以其細胞繁殖快速產(chǎn)量高、IPTG誘導表達相對簡便等優(yōu)點使其成為生產(chǎn)重組蛋白的最常用的系統(tǒng)。
圖一、原核細胞結(jié)構(gòu)
對于表達不同的蛋白,需要采用不同的載體。已知的大腸桿菌的表達載體可分為非融合型表達載體和融合型表達載體兩種。
1. 融合表達是將目的蛋白或多肽與另一個蛋白質(zhì)或多肽片段的DNA序列融合并在菌體內(nèi)表達。融合型表達的載體包括分泌表達載體、帶純化標簽的表達載體、表面呈現(xiàn)表達載體、帶伴侶的表達載體。
2. 非融合表達是將外源基因插入到表達載體強啟動子和有效核糖體結(jié)合位點序列下游,以外源基因mRNA的AUG為起始翻譯,表達產(chǎn)物在序列上與天然的目的蛋白一致。
常見的融合型原核表達載體有:pET系列(如上個視頻中的pET-28a,還有pET-32a)、PGEX(如pGEX-4T和pGEX-6P-1等)系列和pMAL系列(pMAL-p2x和pMAL-c2X)等。以下面這個載體為例子,我們可以看到在多克隆位點的C端和N端各有一個6×His的標簽,通過金屬離子親和層析技術(shù)(如鎳柱親和層析),可以方便地將帶有6×His標簽的重組蛋白從混合物中分離出來。His標簽是多組氨酸標簽,6×His標簽因其組氨酸殘基的序列可以在特定的緩沖液條件下結(jié)合到幾種類型固定的離子上(如鎳、鈷和銅),從而具有高特異性和高結(jié)合能力。6×His標簽的分子量相對較小,對目標蛋白的結(jié)構(gòu)和功能影響較小,因此在后面的蛋白純化中一般也不需要將該標簽切除。這是pET系列載體普遍會帶有的標簽。
圖二、融合型原核表達載體pET-28a
而pGEX -4T通常帶有GST標簽,GST標簽是由谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶的基因序列編碼的一段多肽序列,。這段序列通常被融合到目標蛋白的N端或C端,用于后續(xù)的純化和檢測。通過利用谷胱甘肽與GST之間的強親和力,可以使用谷胱甘肽瓊脂糖凝膠等親和層析材料將帶有GST標簽的蛋白從混合物中分離出來。GST標簽表達出來的蛋白分子量比較大,有26KDa,如此大的蛋白質(zhì)會影響我們目的蛋白的結(jié)構(gòu),因此在蛋白表達出來后我們需要使用相應的酶將GST標簽切下來以得到只含有目的基因表達出來的蛋白。
圖三、融合型原核表達載體pGEX-4T-1
常用的非融合型原核表達系統(tǒng)有:pKK223-3和pBV220系列等。下面以pBV220載體為例。按照定義我們可以得知,非融合型載體不需要帶有標簽,因此我們在載體中也就看不到相應的類似于His或者GST這類的標簽,表達出來的蛋白就是只有目的蛋白,因此后續(xù)也不需要利用標簽進行純化。原核表達
圖四、非融合型原核表達載體pBV220
大腸桿菌表達體系通常適用于對于較少需要翻譯后修飾的胞質(zhì)蛋白,因為大腸桿菌蛋白質(zhì)合成和修飾機制相對簡單,缺乏真核生物中復雜的翻譯后修飾系統(tǒng),如糖基化、磷酸化等高級修飾過程,同時對于一些跨膜蛋白、糖蛋白以及和細胞膜結(jié)合的蛋白不太適合大腸桿菌的表達體系,因為大腸桿菌沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器來促進蛋白結(jié)構(gòu)的正確翻譯折疊。因此,如果要表達真核生物的某些類型蛋白時,原核表達體系就失去了它的優(yōu)勢。那接下來就來看看真核表達體系。
二、真核表達體系
剛剛我們講了,真核細胞進行蛋白質(zhì)表達具有明顯的優(yōu)勢,因為真核細胞不僅具有豐富的翻譯后修飾機制,同時具有許多的細胞器(如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體等),能夠產(chǎn)生具有提供天然結(jié)構(gòu)的所有正確翻譯后修飾的真核動物蛋白。因此,真核細胞進行重組蛋白制造的表達系統(tǒng)能夠引入適當?shù)?/span>蛋白質(zhì)折疊、翻譯后修飾和蛋白質(zhì)組裝,這對于蛋白質(zhì)完整的生物活性是非常重要的。通常真核表達系統(tǒng)主要包括酵母、昆蟲、植物和哺乳動物,下面我們就分別講一講常見的這四種真核生物表達體系以及各自代表性的載體。
圖五、真核細胞結(jié)構(gòu)
(一)酵母表達系統(tǒng)
提到酵母,大家應該首先想到的是發(fā)酵,咱們吃的面包、酸奶、米酒這些都是需要經(jīng)過發(fā)酵的。在分子生物學上,酵母是一種單細胞低等真核生物,培養(yǎng)條件普通,生長繁殖速度迅速,能夠耐受較高的流體靜壓,用于表達基因工程產(chǎn)品時,可以大規(guī)模生產(chǎn),有效降低了生產(chǎn)成本。酵母表達系統(tǒng)作為一種后起的外源蛋白表達系統(tǒng),由于兼具原核和真核表達系統(tǒng)的優(yōu)點,在基因工程領域中得到日益廣泛的應用,應用此系統(tǒng)可高水平表達蛋白,且具有翻譯后修飾功能,故被認可為一種表達大規(guī)模蛋白的強有力的工具。常用的酵母表達系統(tǒng)有釀酒酵母和甲醇營養(yǎng)型酵母。
1. 釀酒酵母表達系統(tǒng):釀酒酵母在釀酒業(yè)和面包業(yè)的使用已有數(shù)千年的歷史,它不產(chǎn)生毒素。釀酒酵母分為人造釀酒酵母和天然釀酒酵母。天然釀酒酵母具有16條染色體,其基因組包含大約1200萬堿基對,分成16組染色體,共有6275個基因。這些染色體在細胞內(nèi)以特定的方式排列和組合,維持著酵母細胞的正常生長和功能。而通過科學家的努力,特別是通過染色體融合技術(shù)的發(fā)明,人類成功創(chuàng)建了只有一條染色體的釀酒酵母菌株。這種人造酵母將原本分散在16條染色體上的所有遺傳信息整合到了一條染色體上,但仍保持了與天然酵母相似的生長形態(tài)和功能。但是,釀酒酵母蛋白質(zhì)表達量較低,易產(chǎn)生過量糖基化,轉(zhuǎn)化子不穩(wěn)定,易發(fā)生質(zhì)粒丟失,因此目前應用最多的是甲醇型酵母。
圖六、人造釀酒酵母和天然釀酒酵母
2. 甲醇營養(yǎng)型酵母表達系統(tǒng):甲醇酵母表達系統(tǒng)是目前應用最廣泛的酵母表達系統(tǒng)。甲醇酵母主要有漢森酵母屬,畢赤酵母屬,球擬酵母屬等,并以畢赤酵母屬應用最多。甲醇酵母一般先在含甘油的培養(yǎng)基中生長。培養(yǎng)至高濃度。再以甲醇為碳源。誘導表達外源蛋白。這樣可以大大提高表達產(chǎn)量。利用甲醇酵母表達外源性蛋白質(zhì)其產(chǎn)量往往可達克級,與釀酒酵母相比其翻譯后的加工更接近哺乳動物細胞,不會發(fā)生超糖基化。
了解完酵母表達體系的相關(guān)知識后,我們來看下酵母的表達載體。酵母表達載體指外源基因在酵母細胞中復制、擴增和表達的載體。甲醇酵母的表達載體為整合型質(zhì)粒,載體中含有與酵母染色體中同源的序列,因而比較容易整合入酵母染色體中,大部分甲醇酵母的表達載體中都含有甲醇酵母醇氧化酶基因(AOX1),在該基因的啟動子(PAOX1)作用下,外源基因得以表達。
甲醇酵母載體通常包括選擇標記、調(diào)控序列。其中選擇標記是載體轉(zhuǎn)化酵母時篩選轉(zhuǎn)化子所必須的元件,用于重組子的篩選和鑒定。選擇標記可分為兩類:
a. 營養(yǎng)缺陷型篩選標記:如HIS3,HIS4,LEU2,LYS2,TRP1,URA3等;(營養(yǎng)缺陷型篩選標記是指利用宿主為營養(yǎng)缺陷型,即該宿主細胞由于基因突變等原因無法合成某種生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)(如氨基酸、維生素等),而我們目的質(zhì)粒上則帶有合成此物質(zhì)的基因,在篩選過程中,將質(zhì)粒導入宿主細胞,并置于不含該營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基中。只有成功導入了質(zhì)粒的宿主細胞,由于質(zhì)粒上攜帶的合成該營養(yǎng)物質(zhì)的基因得以表達,從而能夠在該培養(yǎng)基上生長繁殖,形成可見的菌落或生長跡象。)
b. 抗生素篩選標記:氯霉素,G418,Zeocin等。(抗生素篩選標記則是利用質(zhì)粒上攜帶的抗生素抗性基因來進行篩選的。這種抗性基因編碼了一個蛋白質(zhì),使得細菌或宿主細胞對某種特定的抗生素具有耐藥性,在篩選過程中,將質(zhì)粒導入宿主細胞后,再將細胞置于含有該抗生素的培養(yǎng)基中。由于只有成功導入了帶有抗生素抗性基因的質(zhì)粒的細胞才能在含有抗生素的培養(yǎng)基中生存下來,因此可以通過觀察培養(yǎng)基上的生長情況來篩選出成功導入了目標質(zhì)粒的細胞。)
在釀酒酵母和乳酸克魯維酵母中,LEU2基因和G418抗性基因是最常用,對于解脂耶氏酵母,主要使用LEU2和URA3基因。而在畢赤酵母中,最常使用的篩選標記是HIS4和zeocin。調(diào)控序列包括啟動子、ARS(酵母復制起始區(qū))等,其中啟動子可分為兩類(組成型啟動子和誘導型啟動子)。組成型啟動子提供簡單性和相對恒定的表達水平,而當需要分離生長和生產(chǎn)時通常使用誘導型啟動子,這能防止無意中選擇生長較快的非重組細胞或產(chǎn)生毒性蛋白。不同的受體細胞常用的啟動子如表中所示。
在真核蛋白表達中用的最多的酵母表達系統(tǒng)是畢赤酵母表達系統(tǒng),包括分泌型表達載體和非分泌型表達載體兩種。那么這兩種載體分別是什么呢?在基因工程中,分泌型表達載體在畢赤酵母中能夠指導外源蛋白分泌到細胞外,非分泌型則用于在畢赤酵母細胞內(nèi)表達外源蛋白,這些蛋白通常留在細胞內(nèi)而不被分泌到細胞外,這類載體適用于那些需要在細胞內(nèi)進行特定修飾或功能驗證的蛋白質(zhì)。分泌型表達載體和非分泌型表達載體的主要區(qū)別在于它們指導蛋白質(zhì)表達的位置不同。分泌型表達載體將蛋白質(zhì)分泌到細胞外,便于后續(xù)的分離純化和應用;而非分泌型表達載體則將蛋白質(zhì)留在細胞內(nèi),適用于細胞內(nèi)功能研究或需要進一步細胞內(nèi)加工的蛋白質(zhì)。因此咱們可以根據(jù)實驗的目的來選擇載體的種類。
畢赤酵母分泌表達載體的一個典型例子是pPICZα 系列載體,該系列包含A、B和C載體。下圖是pPICZα A的載體圖譜,我們一個個元件來看:pPICZα A載體包含以下元素:AOX1 啟動子(對相關(guān)基因進行嚴格調(diào)控,位于載體的5'端,是一個嚴格調(diào)控的啟動子,能夠利用甲醇誘導高效表達目的基因)、用于重組蛋白分泌的α-因子分泌信號(編碼釀酒酵母α-因子分泌信號,該信號序列能夠引導重組蛋白的分泌性表達。這段前導肽序列在蛋白質(zhì)翻譯過程中被合成,并作為信號肽引導新合成的蛋白質(zhì)通過細胞膜的分泌途徑。在分泌過程中,信號肽被特定的酶切割,而重組蛋白的其余部分則被釋放到細胞外。)、BIeoR博來霉素抗性基因(用于大腸桿菌和畢赤酵母中的篩選,該基因的序列使得攜帶pPICZα A載體的細胞能夠在含有博來霉素的培養(yǎng)基上生長)、標簽的 C 端肽用于檢測和純化重組融合蛋白(包括Myc和His標簽,這些標簽位于目的基因的下游,用于重組蛋白的檢測和純化,同時Myc和His標簽的序列是已知的,可以在蛋白質(zhì)純化過程中作為識別和結(jié)合的靶點)、AOX1轉(zhuǎn)錄終止子(位于載體的3'端,確保mRNA的正確終止,轉(zhuǎn)錄終止子序列包含特定的終止信號,如多聚腺苷酸化信號等,polyA尾巴是真核生物特有的,在也是成熟信使RNA的標志之一,也是咱們判斷一個載體是不是真核載體的一個標準)。
圖七、畢赤酵母分泌型載體pPICZαA
畢赤酵母非分泌型表達載體的一個典型例子是pGAPZ 系列,該系列包含A,B,和C載體,都使用GAP啟動子在畢赤酵母中穩(wěn)定表達重組蛋白。GAP啟動子的重組蛋白表達水平略高于AOX1啟動子。同時也含有BIeoR博來霉素抗性基因,該載體同樣帶有Myc和His標簽,后續(xù)可以對表達的蛋白進行純化。其實大部分的結(jié)構(gòu)元件跟上面那個載體一樣,其中最大的區(qū)別在于分泌型載體上帶有的α-因子分泌信號在非分泌型載體上不存在,這也是分泌型載體之所以叫分泌型載體的原因。
圖八、畢赤酵母非分泌型載體pGAPZ A
(二)昆蟲表達系統(tǒng)
昆蟲表達系統(tǒng)是一類應用廣泛的真核表達系統(tǒng),它具有同大多數(shù)高等真核生物相似的翻譯后修飾加工以及轉(zhuǎn)移外源蛋白的能力。昆蟲表達系統(tǒng)的原理主要基于桿狀病毒的特性。什么叫桿狀病毒呢?桿狀病毒是一類閉合環(huán)狀雙鏈病毒,以昆蟲為主要宿主。通過將目標蛋白質(zhì)編碼序列克隆至合適的桿狀病毒轉(zhuǎn)移載體上,目的基因與桿狀病毒的基因組通過同源重組或轉(zhuǎn)座作用制備重組病毒DNA。隨后,該重組病毒DNA感染昆蟲細胞或蟲體,外源基因隨著病毒的復制而產(chǎn)生重組蛋白質(zhì)。
昆蟲表達系統(tǒng)具有真核表達系統(tǒng)的翻譯后加工功能,如二硫鍵的形成、糖基化及磷酸化等,使重組蛋白在結(jié)構(gòu)和功能上更接近天然蛋白;其最高表達量可達昆蟲細胞蛋白總量的50%;可表達非常大的外源性蛋白(可達200kD);具有在同一個感染昆蟲細胞內(nèi)同時表達多個外源基因的能力;對脊椎動物是安全的。由于病毒多角體蛋白在病毒總蛋白中的含量非常高,至今已有很多外源基因在此蛋白的強大啟動子作用下獲得高效表達。
常見的昆蟲桿狀病毒表達系統(tǒng)包括Bac-to-Bac表達系統(tǒng)和MultiBac表達系統(tǒng)。
Bac-to-Bac表達系統(tǒng):根據(jù) F 因子載體原理,用類似于酵母體內(nèi)重組的方法,構(gòu)建了一種桿狀病毒穿梭載體Bacmid。常用的載體為pFastBac載體該載體可像質(zhì)粒一樣在大腸桿菌中生長,又對鱗翅目昆蟲細胞具有感染性。Bacmid含有 F 因子復制子( 可在大腸桿菌中復制) 、卡那霉素抗性基因,同時包含Tn7轉(zhuǎn)座元件,這是一種能夠?qū)⒛康幕蛲ㄟ^轉(zhuǎn)座方式整合到大腸桿菌Bacmid質(zhì)粒上特定位點的元件(轉(zhuǎn)座是指DNA序列在基因組中從一個位置移動到另一個位置的過程,這個過程涉及到DNA序列的復制(在某些類型的轉(zhuǎn)座中)和隨后在基因組新位置的插入。轉(zhuǎn)座是生物體內(nèi)一種重要的遺傳變異機制,能夠?qū)е禄蚪M的重排和基因表達的調(diào)控變化。轉(zhuǎn)座子則是執(zhí)行轉(zhuǎn)座過程的DNA序列),這一特性使得pFastBac載體能夠方便地與Bacmid穿梭載體結(jié)合,進而在昆蟲細胞中產(chǎn)生重組病毒。
圖九、昆蟲系統(tǒng)表達載體pFastBac
圖十、Bac-to-Bac系統(tǒng) pFastBac載體構(gòu)建流程
MultiBac表達系統(tǒng):MultiBac是一種先進的桿狀病毒/昆蟲細胞系統(tǒng),已被開發(fā)并用于生產(chǎn)具有許多亞基的多蛋白復合物,用于學術(shù)和工業(yè)研究與開發(fā)。MultiBac由針對蛋白質(zhì)復合物生產(chǎn)進行優(yōu)化的工程桿狀病毒組成。這種MultiBac桿狀病毒基因組以大腸桿菌中的細菌人工染色體(BAC)存在。它包含兩個外源基因整合位點,通過Tn7,或者通過Cre酶介導的位點特異性重組。MultiBac進一步由一系列質(zhì)粒組成,這些質(zhì)粒稱為受體和供體,可促進多基因組裝。MultiBac桿狀病毒(中心)是通過在昆蟲細胞中轉(zhuǎn)染復合MultiBac BAC產(chǎn)生的。MultiBac已成功用于基礎和應用研究與開發(fā)中的各種應用程序。目的基因顯示為白色箭頭。紅色圓圈表示LoxP。復制起點顯示為矩形。
圖十一、MultiBacc系統(tǒng)載體構(gòu)建流程
(三)哺乳動物表達系統(tǒng)
哺乳動物細胞表達外源重組蛋白可利用質(zhì)粒轉(zhuǎn)染和病毒載體的感染。利用質(zhì)粒轉(zhuǎn)染獲得穩(wěn)定的轉(zhuǎn)染細胞需幾周甚至幾個月時間,而利用病毒表達系統(tǒng)則可快速感染細胞,在幾天內(nèi)使外源基因整合到病毒載體中,尤其適用于從大量表達產(chǎn)物中檢測出目的蛋白。根據(jù)目的蛋白表達的時空差異,可將哺乳動物的表達系統(tǒng)分為瞬時、穩(wěn)定和誘導表達系統(tǒng)。
1. 瞬時表達系統(tǒng)是指宿主細胞在導入表達載體后不經(jīng)選擇培養(yǎng),載體DNA隨細胞分裂而逐漸丟失,目的蛋白的表達時限短暫;瞬時表達系統(tǒng)的優(yōu)點是簡捷,實驗周期短。
2. 穩(wěn)定表達系統(tǒng)是指載體進入宿主細胞并經(jīng)選擇培養(yǎng),載體DNA穩(wěn)定存在于細胞內(nèi),目的蛋白的表達持久、穩(wěn)定。由于需抗性選擇甚至加壓擴增等步驟,穩(wěn)定表達相對耗時耗力。
3. 誘導表達系統(tǒng)是指目的基因的轉(zhuǎn)錄受外源小分子誘導后才得以開放。采用異源啟動子、增強子和可擴增的遺傳標記,可提高蛋白產(chǎn)量。
哺乳動物表達系統(tǒng)在蛋白的起始信號、加工、分泌、糖基化方面具有獨特優(yōu)勢,適合表達完整的大分子蛋白。由哺乳動物細胞翻譯后再加工修飾產(chǎn)生的外源蛋白質(zhì),在活性方面遠勝于原核表達系統(tǒng)及酵母、昆蟲細胞等真核表達系統(tǒng),更接近于天然蛋白質(zhì),但構(gòu)成復雜、操作技術(shù)要求高、表達產(chǎn)量不大、產(chǎn)率低,且有時會導致病毒感染等是該表達系統(tǒng)的不足之處。
哺乳動物細胞表達載體必須包含原核序列、啟動子、增強子、選擇標記基因、終止子和多聚核苷酸信號等控制元件。接下來一起來看看具體的元件及其功能。
1.原核序列中包括:原核復制子、抗生素抗性基因及多克隆位點。
2.啟動子(分為兩類):病毒來源:SV40(綠猴空泡病毒)、CMV(巨細胞病毒)、RSV(肉瘤病毒)、ADV(腺病毒)、LTR(逆轉(zhuǎn)錄病毒長末端重復序列);細胞來源:HSP(熱休克蛋白)等。
3.增強子:有些含有增強子。常用增強子:SV40 enhancer、CMV enhancer、RSV enhancer、LTR enhancer。
4.終止信號和poly A信號:功能是使轉(zhuǎn)錄后的mRNA能有效進行切割和加上polyA尾巴也就是多聚腺苷化,poly A增加mRNA的的穩(wěn)定性。
5.選擇標記基因:胸苷激酶基因(tk)、二氫葉酸還原酶基因 (dhfr)、新霉素抗性基因(neo)和氯霉素乙酰轉(zhuǎn)移酶基因(cat) 。
哺乳動物細胞表達載體類型分為兩類:非病毒載體(質(zhì)粒)和病毒載體(腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺相關(guān)病毒)等。
(1)非病毒載體:由真核復制信號、啟動子、轉(zhuǎn)錄單位以及質(zhì)粒片段組成,不需要包裝細胞,比如pSV系列、pCDNA3等。接下來介紹一下常用的pcDNA3載體。pcDNA3載體可用于在多種哺乳動物細胞系中實現(xiàn)高水平、組成型表達。包含可選標記物和多克隆位點,具有以下特點:具備高水平表達蛋白的巨細胞病毒(CMV)增強子啟動子;正向 (+) 或反向 (-) 的大分子多克隆位點;牛生長激素(BGH)多聚腺苷酸化信號和轉(zhuǎn)錄終止序列用于增強mRNA穩(wěn)定性;氨芐青霉素耐藥基因和pUC復制區(qū)序列用于大腸桿菌中的選擇和維持。
圖十二、哺乳動物非病毒載體pcDNA3
(2)病毒型載體:病毒型載體的類型分為兩類,即整合型和游離型。整合型:整合入宿主染色體隨染色體復制而復制,可持續(xù)表達外源基因;安全性低,可能會整合到基因編碼區(qū)導致插入誘變。如:慢病毒載體等。游離型:不整合、生物安全性高、瞬時表達。如腺病毒載體。下圖展示了慢病毒和腺病毒的載體圖譜。那我們該如何來分辨一個載體是整合型的還是非整合型的,雖然載體圖譜本身可能不直接標注“整合型”或“非整合型”的字樣,但通過分析圖譜中的信息,我們可以間接推斷出載體的類型。整合型病毒載體(如慢病毒)的圖譜中可能會包含病毒整合酶基因(如HIV-1中的IN基因)的相關(guān)片段,這些基因?qū)τ诓《菊系剿拗骰蚪M中是必需的,非整合型病毒載體(如腺病毒)的圖譜中則較少或不會包含這類與整合相關(guān)的病毒結(jié)構(gòu)基因。同時還有一些特殊的表達元件,如慢病毒載體上帶有的cPPT(來自HIV-1整合酶基因)和WPRE(來自土撥鼠肝炎病毒的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)元件),這些元件有助于增加病毒在宿主基因組的拷貝數(shù)和轉(zhuǎn)基因的表達效率,腺病毒則不會帶有這些,
圖十三、整合型慢病毒載體和非整合型腺病毒載體
(四)植物表達系統(tǒng)
植物表達系統(tǒng)基于植物細胞的遺傳轉(zhuǎn)化能力,通過構(gòu)建含有目標基因的表達載體,將其導入植物細胞或組織,并利用植物體內(nèi)的基因表達調(diào)控機制實現(xiàn)目標基因的高效表達。這一過程通常包括載體的構(gòu)建、轉(zhuǎn)化植物細胞、篩選和鑒定轉(zhuǎn)化體以及目標基因的表達和功能分析等步驟。下圖展示了利用農(nóng)桿菌侵染法將目的基因?qū)氲今R鈴薯中的流程,在這里就不展開講述了。
圖十四、植物表達系統(tǒng)構(gòu)建過程
好了,講了這么多,大家估計腦子里是一團亂麻,下表給大家匯總了各種表達體系的特點及其優(yōu)缺點,有需要的小伙伴可以自行截圖保存。本期內(nèi)容就到這結(jié)束了,跪求大家一鍵三連呀,下期咱們講講真核
視頻版本觀看請點擊《從零開始學基因工程:揭秘“載體”,讓小白也能輕松掌握》
還可以加入實驗技術(shù)交流群和師姐們一起交流哦