酵母表达系统研究进展与展望

酵母不仅已成为现代分子生物学研究最重要的工具之一,也是表达外源基因比较理想的宿主。笔者概括酵母表达系统的主要种类,并从外源基因特性、启动子的影响、外源基因拷贝数和稳定性及表达条件等方面综述影响酵母表达外源蛋白的因素,最后对酵母表达系统发展进行展望。     

毕赤酵母表达MSL的发酵条件研究

本试验对含有pPIC9K-MSL转化子的毕赤酵母在BSM基础盐培养基中发酵培养条件进行了研究,并从BSM基础盐培养基组分、补料方式以及诱导时间对酵母生长发酵和表达高浓度的外源蛋白的影响进行了单因素优化试验,得到了毕赤酵母在BSM基础盐中发酵MSL的生产工艺。     

大肠杆菌表达系统和酵母表达系统的研究进展

由于DNA重组技术和蛋白组技术的发展与成熟,外源基因表达技术备受关注。其在生物、食品、工业以及医学领域发挥着举足轻重的作用。以原核生物细胞及真核生物细胞作为表达系统,进行目的基因序列的表达以生产蛋白疫苗、核酸疫苗和生物酶制剂等是近年来发酵工业的新型领域。原核和真核表达系统是近年来研究和应用最广泛和最成熟的外源基因表达系统。对近年来关于大肠杆菌表达系统和酵母表达系统的研究进展进行了综述。     

巴氏毕赤酵母表达系统的研究进展

巴氏毕赤酵母表达系统具有优良的特性,是目前广泛应用的微生物表达系统之一,它在理论研究和实践应用上尤其是在大规模发酵中具有重要的意义。本研究综述了巴氏毕赤酵母的生物学和遗传学特性,详细阐述了巴氏毕赤酵母表达系统的组成以及影响外源基因表达的因素,并提出了一些提高表达量的方法。     

新型高产β-胡萝卜素巴斯德毕赤酵母表达宿主菌的构建

分泌型巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）作为高效表达宿主菌已被广泛应用,通过高密度培养工艺用于多种酶制剂(如植酸酶、甘露聚糖酶等)的规模生产。然而,在生产过程中产生的大量菌体利用率低,多数被废弃掩埋,或只能作为廉价的菌体蛋白,造成大量的资源浪费。为提高酵母发酵副产物的利用率,向毕赤酵母宿主菌GS115中导入来源于红发夫酵母（Xanthophyllomyces dendrorhous）β-胡萝卜素合成途径中的关键基因(idi、crtE、crtYB和crtI),获得了胞内高产β-胡萝卜素的工程菌株P. pastoris GS115-CARO,实现工业生产中的菌体蛋白的高附加值利用。同时以来源于嗜热篮状菌（Talaromyces leycettanus JCM12802）的甘露聚糖酶基因Man5T作为参照,验证了宿主菌P. pastoris GS115和P. pastoris GS115-CARO在表达外源蛋白的差异。结果表明：Man5T基因的导入并没有影响,两株宿主菌的甘露聚糖酶表达量（分别为280 U/mL和286 U/mL,P>005）,但宿主菌P. pastoris GS115-CARO胞内β-胡萝卜素产量高达到31.27 mg/g(菌体干重dry cell weight,dcw)。构建的工程菌株不仅可以实现外源酶制剂的高效表达,有效地提升酵母菌体资源的利用价值,同时也在一定程度上了解决了发酵菌体对环境的污染问题。     

毕赤巴斯德酵母表达外源蛋白研究进展

毕赤巴斯德酵母表达系统具有真核生物表达的特点 ,现已广泛用于外源蛋白的表达。本文综述了其自身的优点 ,表达载体的特点 ,外源基因拷贝数的多少与表达产量的关系 ,分泌型蛋白的表达 ,表达外源蛋白所需的外部条件以及翻译后的加工和修饰过程     

利用透明颤菌血红蛋白基因vgb改造毕赤酵母分泌型表达载体pPIC9K的研究

为了解决酵母发酵时贫氧限制目的蛋白表达量,利用透明颤菌血红蛋白基因vgb设计毕赤酵母分泌 型表达载体pPIC9K-vgb,并以人乳铁蛋白基因为目的基因转入毕赤酵母GS115。研究结果表明,该表达载体具 有转化操作简单、后期工程菌筛选简便、菌体耐低氧能力强、目的蛋白摇瓶表达量高等优点。该表达载体也可 以通过直接替换目的基因而用于其他蛋白表达系统的开发研究。     

巴斯德毕赤酵母表达系统研究进展

巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)表达系统是基因工程研究中广泛使用的真核表达系统,对Pichia pastoris基因结构、载体元件以及影响外源基因表达的因素等进行了较为全面的综述.     

N-糖基化修饰对异源蛋白在毕赤酵母中表达的作用研究进展

毕赤酵母是目前工业上生产重组蛋白最常用的宿主之一，而蛋白高水平表达技术一直是该领域的研究热点。目前，成熟的分子生物学技术手段使改造N-糖基化修饰位点成为一种操作性较强的提高目标蛋白表达水平的策略。综述了毕赤酵母中蛋白N-糖链的结构、其介导的CNX循环和对蛋白折叠的作用以及通过N-糖基化修饰位点改造促进蛋白表达的应用研究。     

新型毕赤酵母分泌表达载体的构建与功能验证

巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)是目前应用最广泛的外源蛋白表达系统之一。用于毕赤酵母表达系统的表达载体种类繁多,却因需要甲醇诱导表达或者基因转化过程中引入抗生素基因而限制了其在食品行业中的应用。研究设计以毕赤酵母组成型启动子-GAP启动子替换毕赤酵母表达载体pPIC9上的甲醇诱导型启动子AOX,成功构建了毕赤酵母组成型表达载体pGAPHα。并以里氏木霉木聚糖酶基因xyn2为报告基因进行功能验证,结果表明,该载体可实现xyn2基因在毕赤酵母中的高效表达。在此基础上以经密码子优化后的克鲁维酵母菊粉酶基因信号肽INU替换载体上原有的α-Factor信号肽,结果表明,INU信号肽能够有效引导XYNII的分泌。     

水稻OsVDAC5真核表达载体的构建及在酵母中的表达研究

[目的]构建水稻OsVDAC5的真核表达载体,对其进行真核表达研究。[方法]将Osvdac5基因与酵母表达载体pPIC3.5K连接,通过电转化的方法插入到毕氏酵母GS115中,筛选阳性重组菌株,通过0.5%的甲醇诱导使外源的水稻Osvdac5基因表达,并利用West-ern Blot鉴定表达蛋白的特异性。[结果]成功构建了Osvdac5::pPIC3.5K酵母表达载体,将其整合到酵母GS115基因组后,对其进行诱导表达,产物经Western Blot检测,证实了表达蛋白为OsVDAC5。[结论]该研究结果为进一步研究OsVDAC5蛋白的功能奠定了基础。     

毕赤酵母植酸酶基因工程菌高密度培养及诱导表达

研究了毕赤酵母基因工程菌高密度发酵培养方式和植酸酶基因高效表达策略.采用逐步增加流加方式进行高密度培养,结果发酵液中细胞干重达到64g/L.通过在线检测细胞消耗甲醇的MSUR,估算细胞在单位时间内对甲醇需求量,从而确定甲醇流加速率,采用此种方法可使重组毕赤酵母高水平表达植酸酶,最终发酵上清液中总蛋白量为8.58 g/L,植酸酶活力达到853 U/mL.     

酵母乙醇提取物对重组大肠杆菌外源蛋白表达的影响

酵母乙醇提取物是利用啤酒干酵母经培养发酵后提取的富含多种活性物质的混合物。初步实验研究发现,该物质对大肠杆菌蛋白表达有明显促进作用。为了进一步研究其对蛋白表达的作用,以E.coli BL21(DE3)/p GEX-4t-1-ggt为主要研究菌,以2 g·L-1乳糖作为诱导剂,研究酵母乙醇提取物对γ-GGT蛋白表达的作用。研究发现,分批添加终浓度10 g·L-1的酵母提纯提取物到2 g·L-1的乳糖为诱导剂的培养基中可以显著提高γ-GGT蛋白的表达及宿主菌的生长,蛋白表达量比1 mmol·L-1 IPTG诱导效果高10%~50%,菌体密度提高1.75~3倍左右。对于其他的重组蛋白及表达宿主有相似的作用。酵母乙醇提取物与乳糖组成的复合制剂可以有效替代有毒性的IPTG作为诱导剂的使用,为大规模诱导蛋白表达奠定了基础。     

外源基因在原核生物和真核生物中的表达(英文)

[目的]研究外源基因在原核生物和真核生物中的表达。[方法]将带有目的基因的表达载体pTYB2-WF转化大肠杆菌ER2566,用IPTG诱导植酸酶基因表达。用SDS-PAGE验证植酸酶融合蛋白表达情况,并进一步对融合蛋白进行纯化。用毕赤酵母表达系统表达植酸酶基因phyA;构建酵母整合载体pPIC9K-phyA,转化毕赤酵母GS115,构建工程菌GS115-pPIC9K-phyA。[结果]在甲醇的诱导下表达植酸酶,经酶活力的测定,其植酸酶活力达7.3μ/ml,构建了毕赤酵母工程菌GS115-pPIC9K-phyA。[结论]甲醇酵母表达机制在分子生物学以及工业应用领域发挥作用。     

人C型溶菌酶发酵与分离纯化工艺的研究

[目的]研究毕赤酵母菌株(Pichia GS115)表达人C型溶菌酶(H-LYZ)的发酵与分离纯化的工艺.[方法]探讨酵母生长规律,研究不同菌体浓度、不同诱导时间对蛋白产量的影响,并且探讨不同pH条件对DEAE-SepharseFF和CM-Sepharose FF层析分离纯化目标蛋白的影响.[结果]毕赤酵母菌株表达H-LYZ的最佳发酵条件为:发酵24h用浓度1％甲醇诱导,以后每12 h用浓度1％甲醇诱导,共6次,在此条件下可获得高产量目标蛋白.DEAE-Sepharose FF和CM-Sepharose FF分离纯化目标蛋白的最佳pH分别为6.65和6.50.[结论]该研究可为人C型溶菌酶的工艺化生产提供理论指导.     

酵母提取物诱导重组大肠杆菌合成HrpNEcc蛋白的研究

 【目的】HrpNEcc蛋白是一种起细胞信号作用的蛋白激发子,通过激活植物遗传系统的多基因表达调控,诱导植物的广谱抗病性、驱虫性和抗逆性,促进植物生长发育,因此在农业生产中具有重要意义。在hrpNEcc重组大肠杆菌高密度发酵廉价诱导剂的筛选工作中,偶然发现不添加任何外源诱导剂的TB培养基对照处理也有HrpNEcc蛋白合成。本研究旨在找出引起对照处理中HrpNEcc蛋白合成的诱导因子,并研究诱导因子的来源和含量对HrpNEcc蛋白合成的影响。【方法】摇瓶发酵培养重组大肠杆菌,离心收集菌体,用考马斯亮蓝染色法测定菌体总蛋白,SDS-PAGE检测目的蛋白条带,并结合Bandscan软件计算出HrpNEcc蛋白含量。【结果】在不添加任何外源诱导剂的情况下,用TB培养基发酵生产重组大肠杆菌E. coli BL21(DE3)/pET30a(+)hrpNEcc,HrpNEcc蛋白最高产量可达301.45 mg?L-1,比在IPTG诱导下,用LB培养基发酵生产的HrpNEcc蛋白产量提高72.43%。进一步研究证实,TB培养基中的酵母提取物（yeast extract）含有某些诱导因子能够诱导hrpNEcc基因表达合成HrpNEcc蛋白,并且hrpNEcc的表达水平随酵母提取物来源和浓度的不同而存在较大差异。【结论】在不添加任何外源诱导剂的情况下,高含量的酵母提取物诱导重组大肠杆菌hrpNEcc表达合成HrpNEcc蛋白,但其诱导机制还有待进一步研究。     

一种新颖的毕赤酵母酸性蛋白酶基因的克隆和异源表达以及酶学性质研究

采用基因克隆方法获得酸性蛋白酶基因,在毕赤酵母KM71表达系统中进行表达,并将重组酵母酸性蛋白酶rPrA经过浓缩后研究其酶学性质,初步探究了rPrA对大豆蛋白和酪蛋白的水解情况.结果表明:经过异源表达后的重组毕赤酵母酸性蛋白酶分子量约为44 ku,在pH3.0的发酵条件下酶活最高,可达46.92U/mL.该酸性蛋白酶的最适pH值为3.0,最适温度为35℃.Mn2+对该酶活性有激活作用,多种金属离子对该酶有抑制作用;0.1 mmol/L的Pepstain A即可完全抑制酶活,说明此重组酶的活性中心有天冬氨酸残基.对大豆蛋白和酪蛋白的初步水解试验可知,当E/S为4 000 U/g时,此重组酶对大豆分离蛋白和酪蛋白的水解度分别为9.0％和8.34％.优化发酵条件以及与多种蛋白酶进行复配,该重组蛋白酶将在蛋白水解中有很好的应用前景,有望应用到畜禽饲料加工行业.     

酵母表达系统最新研究进展

分子生物学技术的发展为利用生物反应器生产外源蛋白提供了许多方法和手段.到目前为止,已发展出了大肠杆菌、酵母、昆虫、哺乳动物细胞等多种蛋白表达系统,其中酵母表达系统是最近发展起来的新型表达系统.最先使用的是酿酒酵母,1981年Hitzeman等用酿酒酵母成功地表达了人干扰素,但该系统具有一定的局限性,缺乏强有力的启动子,分泌效率差,质粒不稳定等.因此,人们在此基础上又寻找了新的酵母表达系统--毕赤酵母,即甲醇营养型表达系统.     

外源基因在酵母中表达

阐述了酵母高效表达外源基因的载体系统，转化，转录和翻译，翻译后的蛋白质加工和分泌，对表达外源基因中出现的一些问题及其解决方法作了探讨。     

热稳定性对甲基对硫磷水解酶在毕赤酵母中分泌的影响

甲基对硫磷水解酶可生物降解有机磷农药,由于其特殊的应用价值,越来越受到人们的关注。来源于苍白杆菌的甲基对硫磷水解酶MPH-Och在毕赤酵母系统中不能有效地分泌表达。将热稳定性提高的突变体MPH-S274Q在毕赤酵母中表达,发现其毕赤酵母重组菌株经摇瓶诱导培养120 h后,培养上清的酶活力达到0.7 U/mL,蛋白分泌量是野生型的14倍,SDS-PAGE电泳图中培养上清有明显的蛋白质条带,进一步证明了分泌效率提高,该结果表明提高蛋白质的热稳定性可以作为提高外源蛋白在毕赤酵母中的分泌效率的一条有效途径。