Pichia pastoris表达系统的启动子研究进展

Pichia pastoris是近年迅速发展的一种真核表达宿主,具有高效和适于进行高密度发酵等优点,已广泛应用于生产重组蛋白。启动子是表达系统重要组成部分中表达载体的核心元件,它的特性直接影响着它所调控的外源基因的表达。本文简要介绍了P.pastoris表达系统启动子pAOX1,pFLD1,pGAP,pYPT1和pICL1研究进展。

Pichia pastoris表达系统提高表达量的几个关键点

Pichia pastoris是近年来迅速发展的一种真核生物表达宿主,有着广阔的应用前景.本文从提高P.pastoris表达重组蛋白产量的角度,就启动子、高拷贝重组子、密码子偏爱、宿主菌和高密度发酵等方面的优化进行了综述.

牡蛎疱疹病毒结构蛋白真核表达系统构建及多聚化特性

牡蛎疱疹病毒(OsHV-1)在全球范围内导致牡蛎、扇贝与蚶类的大规模死亡,成为双壳贝类养殖产业的重要威胁。为了解OsHV-1的结构与致病机制。本研究利用人胚胎肾细胞(HEK293t),构建OsHV-1主要核衣壳蛋白(ORF104和ORF33)的真核表达系统,并对ORF104和ORF33潜在相互作用进行分析。实验首先通过特异性PCR扩增技术得到orf 104和orf 33的基因序列,根据其编码蛋白的理化性质、跨膜区与三维结构等生物信息学分析结果,选择pCDNA3.1(+)构建两种基因的重组表达质粒。重组质粒经大肠杆菌扩增、提取后,利用转染试剂Lipo8000™将pCDNA3.1(+)-orf 104与pCDNA3.1(+)-orf 33分别单独或共转染至HEK293t。然后,将转染后的细胞培养18 h后裂解收集蛋白。最后利用蛋白免疫印迹(Western blot,WB)与负染电镜检测两种目的蛋白的表达情况。结果显示,实验成功构建了OsHV-1衣壳蛋白ORF104和ORF33的重组表达质粒载体,通过真核细胞表达得到大小约为135与35 ku的目的蛋白。研究表明,表达质粒可在真核表达系统中实现蛋白单独转染与共转染,共转染蛋白间可能存在相互作用的趋势并形成多聚体,其中,ORF33自身即可形成分子质量不同的多聚体。本研究首次利用真核表达系统开展OsHV-1关键结构蛋白的表达,为进一步开展该病毒结构蛋白功能与互作,以及病毒入侵机制研究奠定基础。

杆状病毒表达系统表达BCoV纤突蛋白及其对小鼠的免疫原性

旨在为表达牛冠状病毒(bovine coronavirus,BCoV)的纤突蛋白(S蛋白),并评价其作为免疫原免疫小鼠后的免疫效果。本研究以BCoV/SWUN/HXD-4/2021株的全长S基因为模板,针对昆虫细胞进行密码子优化和合成,构建重组质粒pFastBac-Dual-S,与DH10Bac同源重组后转染昆虫细胞收获重组杆状病毒rpFastBac-S,利用基因组PCR、免疫印迹法(Western blot)和间接免疫荧光试验对其进行鉴定,测定杆状病毒滴度。优化和筛选感染剂量对蛋白表达的影响,超速离心纯化蛋白,免疫小鼠和评估其免疫效果。结果显示:优化后全长4108 bp的BCoV S基因CAI(密码子适应指数)从0.39调整为0.87,平均GC含量从35.8%调整为50.6%。经双酶切、PCR验证,重组质粒与重组杆粒均构建成功。用5μg重组杆粒Bacmid-S转染Sf9细胞并传代至第四代后细胞病变趋于稳定,感染杆状病毒约20 h后产生典型病变,收获重组杆状病毒进行鉴定。PCR电泳结果显示重组杆粒携带S目的蛋白基因;间接免疫荧光试验显示,试验组观察到特异性绿色荧光;Western blot结果显示重组杆状病毒rpFastBac-S所表达的蛋白为S目的蛋白,目的条带位于250 ku左右,感染剂量MOI=0.5时蛋白表达量最高。将50μg蛋白、20μg CpG免疫增强剂与等体积MF59佐剂充分混合乳化后,肌肉注射免疫小鼠,间接ELISA试验结果显示,小鼠免疫蛋白后产生了IgG特异性抗体,且抗体水平高于佐剂对照组(P<0.001),最高抗体效价达1∶12800;微量中和试验结果显示,小鼠血清中和效价最高达1∶224,试验组中和效价平均值高于灭活病毒组,但统计学差异不显著(P>0.05)。本研究利用杆状病毒表达系统表达了牛冠状病毒S蛋白,并对S蛋白免疫保护效果做了进一步评价,为后续牛冠状病毒疫苗研究提供了理论依据。

ENO1蛋白及其相关活性位点缺失突变蛋白在昆虫杆状病毒表达系统中的表达与鉴定

目的:利用昆虫杆状病毒表达系统(昆虫BEVS)表达糖酵解酶α-烯醇化酶(ENO1)及其3种酶活性位点缺失突变的ENO1蛋白ENO1-M1、ENO1-M2和ENO1-M3,为后续宫颈癌的代谢治疗研究奠定基础。方法:利用分子克隆技术将优化后ENO1序列插入pFastBacTM1载体,获得含有目的基因的重组质粒pFastBac-ENO1。分别缺失ENO1发挥糖酵解酶功能的3个活性位点,进行优化后将其插入pFastBacTM1载体,获得3个活性位点缺失的重组质粒pFastBac-M1、pFastBac-M2和pFastBac-M3。通过转座、转染后获得重组杆状病毒rBV-ENO1、rBV-M1、rBV-M2和rBV-M3,利用WB法对目的蛋白的表达及特异性进行检测。结果:成功扩增重组杆粒rBacmid-ENO1、rBacmid-M1、rBacmid-M2和rBacmid-M3,获得大小约2000 bp的基因片段,与预期大小相符。昆虫BEVS可表达ENO1蛋白及其3个酶活位点缺失的重组蛋白ENO1-M1、ENO1-M2和ENO1-M3,其分子量约为52000,与预期相符。WB法鉴定这些蛋白能与特异性标签His-tag发生反应。结论:通过昆虫BEVS成功表达目的蛋白ENO1及其酶活性位点缺失蛋白ENO1-M1、ENO1-M2和ENO1-M3,这些蛋白具有反应原性,为后续测定这些蛋白与ENO1单抗亲和力创造了条件。

新型酵母表达系统-Pichia.pastoris高效分泌型表达病毒生长因子的研究

目的：实现痘苗病毒生长因子的高效分泌型表达。方法：构建pPIC9K/VGF表达载体，扩增引物分别为P1：TATACGTAGATAGTGGTAAGG，P2：TAGAATTCTTAAGTGTTTGGTTTT；采用Pichia.pastoris酵母表达系统。结果：经酶切鉴定，证明克隆的基因是正确的；经SDS-PAGE分析，证明转化基因组中确实整合有VGF基因，其分子量为9．6kD；得到了高效分泌型VGF高产菌株，目的蛋白占培养液上清蛋白总量的80％以上，产量为0.45g/L。结论：证实可以通过Pichia.pasoris系统制备可溶性痘菌病毒生长因子。为大规模工业生产打下基础。

乙型肝炎病毒表面抗原preS2+S基因在Pichia Pastoris酵母系统的分泌表达

拟获得adw2亚型乙型肝炎(乙肝)病毒表面抗原preS2+S基因在PichiaPastoris酵母分泌型表达系统(pPIC9K)的高效表达。实验首先将adw2亚型乙肝病毒表面抗原preS2+S基因重组到分泌型酵母表达载体(pPIC9K)形成表达质粒,电转化酵母细胞KM71,G418筛选多拷贝整合克隆,经甲醇诱导表达并用SDS-PAGE电泳及酶免疫法检测表达产物。经100个克隆筛选获得了表达量较高的表达菌株WC4。该菌株甲醇诱导后细胞上清10倍浓缩SDS-PAGE电泳检测显示,细胞上清中有特异蛋白条带,且第6天表达量最高,表达产物单体分子量为31kD左右。用美国雅培公司AUZYMEMONOCLONAL试剂盒估算表达量为2μg/100OD600细胞。上述结果表明,乙肝病毒表面抗原preS2+S基因在本系统中获得了分泌表达。同时检测了酵母细胞裂解液中特异蛋白质的表达,结果发现,自甲醇诱导后第一天即可检测到表达产物,而且除了第6天细胞外表达量高于细胞内外,其余各天的表达水平均表现为细胞内高于细胞外。以上结果提示,利用分泌型酵母表达系统表达乙肝病毒表面抗原在技术上可行,但表达产量偏低,一些蛋白滞留在细胞内未能分泌到培养基中。

辣椒NRT基因家族的系统鉴定、进化与表达分析

[目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT)基因家族成员,分析其基本性质、染色体定位、进化关系以及在不同组织、不同果实发育阶段和不同非生物胁迫下的表达特征。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家族并分析其理化性质、基因结构、染色体定位、共线性、顺式作用元件分布和进化关系等;利用转录组数据分析辣椒NRT(CaNRT)基因在不同组织和不同果实发育阶段中的表达特征,并利用RT-qPCR技术分析在不同非生物胁迫下的表达模式。[结果]辣椒中共包含73个CaNRT基因,不均匀分布在10条染色体上。系统进化分析表明,CaNRT基因可分为3个亚家族,同一亚家族具有相似基因结构和保守基序。顺式作用元件分析结果表明CaNRT可能受光、激素、逆境胁迫等多种因素调控。CaNRT1亚家族成员主要在根、茎、叶中表达量较高,CaNRT2亚家族在任何时期表达量都较低,CaNRT3亚家族存在组织表达差异性,主要在根中高表达。逆境胁迫数据表明,CaNRT1.18、CaNRT3.3、CaNRT3.1、CaNRT2.1、CaNRT1.23在低温、高温、干旱、盐和氧化处理下明显响应,所有CaNRT基因在低温处理时均有不同程度的正向响应。[结论]在辣椒基因组中共鉴定获得73个CaNRT基因,筛选出多个在辣椒生长发育和逆境胁迫中具有重要作用的关键基因。

鳜弹状病毒糖蛋白在杆状病毒表达系统中的表达与鉴定

近年来,鳜弹状病毒引起的病害频发,该病毒传播快,致病性强,是引起鳜病害的主要病原之一。鳜弹状病毒基因组编码5个结构蛋白,其中糖蛋白G是病毒表面的主要抗原,为实现该抗原蛋白的大量表达,利用分子克隆技术将鳜弹状病毒糖蛋白G片段插入杆状病毒穿梭载体pFastBac1中转化至大肠杆菌DH5α感受态细胞后,筛选阳性克隆获得重组转移载体pFastBac-G,再将其转化至大肠杆菌DH10Bac感受态细胞,经蓝白斑与抗性筛选后获取重组杆粒rBacmid-G,随后利用脂质体转染法将重组杆粒转染Sf9昆虫细胞制备重组杆状病毒。将获取到的P3代重组病毒感染Sf9昆虫细胞进行重组蛋白的SDS-PAGE检测,成功表达后利用镍离子亲和层析柱纯化目的蛋白,随后对重组蛋白进行Western blot鉴定,结果显示在大于50 ku处有一条特异性条带,而对照组无条带,表明制备的抗原能与抗体特异性结合。结果表明,鳜弹状病毒糖蛋白G在杆状病毒表达系统成功表达。本试验结果可为鳜弹状病毒糖蛋白G疫苗的研发和大规模生产提供技术支撑。

妊娠合并系统性红斑狼疮患者血清miR-21的相对表达水平及临床意义

目的 探讨妊娠合并系统性红斑狼疮(pSLE)患者血清miR-21的相对表达水平及其临床意义。方法 选取2021年6月至2023年6月于四川大学华西医院诊断为pSLE的48例患者作为pSLE组,另外选取同时期于该院体检的30例健康妊娠期女性作为健康对照组,采用SLE疾病活动指数(SLEDAI),将pSLE组患者分为低活动组(SLEDAI评分为1~9分)和高活动组(SLEDAI评分>9分)。采用实时荧光定量聚合酶链反应检测miR-21相对表达水平,采用红细胞沉降率(ESR)仪检测ESR,采用酶联免疫吸附试验检测血清C反应蛋白(CRP)、抗心磷脂抗体(ACA)和补体C3、C4,以及循环免疫复合物(CIC)水平。统计并比较合并与未合并器官损害pSLE患者的miR-21相对表达水平。采用Pearson相关分析pSLE患者miR-21相对表达水平与ESR、CRP及血清免疫学指标的相关性;绘制受试者工作特征(ROC)曲线分析miR-21对pSLE的诊断效能。结果 pSLE组miR-21相对表达水平高于健康对照组,高活动组pSLE患者miR-21相对表达水平高于低活动组,差异均有统计学意义(P<0.05)。健康对照组、高活动组和低活动组ESR、CRP、补体C3、C4、ACA、CIC水平比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。高活动组和低活动组患者ESR、CRP水平显著高于健康对照组,且高活动组显著高于低活动组,差异均有统计学意义(P<0.05);高活动组和低活动组患者补体C3、C4水平低于健康对照组,且高活动组低于低活动组,差异均有统计学意义(P<0.05);高活动组患者血清ACA和CIC水平显著高于低活动组,差异均有统计学意义(P<0.05)。有肾脏和关节损害的pSLE患者的miR-21相对表达水平高于无损害患者,差异有统计学意义(P<0.05)。Pearson相关分析结果显示,pSLE患者miR-21相对表达水平与补体C3、C4水平呈负相关(r=-0.346、-0.330,P<0.05),与血清ACA、CIC、ESR、CRP水平呈正相关(r=0.499、0.326、0.286、0.389,P<0.05)。ROC曲线分析结果显示,miR-21诊断pSLE的曲线下面积为0.945(95%CI:0.902~0.989)。结论 血清miR-21对pSLE患者的疾病活动具有良好的评估作用,对pSLE的病情预测和诊断具有潜在应用价值。

巴斯德毕赤酵母(P pastoris)表达系统

近年来，基因工程菌被广泛用于商业化生产外源蛋白。原核生物作为基因工程表达系统简单而易培养，有其一定的优点，但也存在着一定的缺陷，如不能对表达蛋白进行糖基化等翻译后修饰，特别是对核基因的表达，可能导致产物失去生活活性。自1981年Hitzeman等首次在酿酒酵母中表达了人重组干扰素基因后，相继又有多种外源基因表达成功。与大肠杆菌不同的是，酵母可对异源蛋白进行修饰，采用有信号肽的质粒时，蛋白能被正确折叠和加工，然后分泌到培养基中；

乳铁蛋白的重组表达系统及法规管理现状概述

乳铁蛋白是一种铁结合糖蛋白,广泛存在于哺乳动物的乳汁和黏膜分泌物当中。乳铁蛋白具有广谱抑菌、抗病毒、免疫调节等生理功能,在婴幼儿配方乳粉、营养补充剂、化妆品等领域都有应用。近年来,随着基因工程技术的不断发展,来自不同物种的乳铁蛋白在常见的原核体系、真核体系与转基因哺乳动物中均得到了成功表达,重组产物的表达量及其与天然乳铁蛋白的结构相似度也在不断提升。该文对乳铁蛋白的生物学活性、重组表达系统以及目前的法规管理情况进行综述,并讨论了重组乳铁蛋白的研究难点和未来发展方向。

哺乳动物细胞表达系统研究进展

哺乳动物细胞表达系统具有强大的翻译后修饰功能,表达的重组蛋白更接近人源构象,因此被广泛用于治疗性重组蛋白的生产,其中应用最广泛的是中华仓鼠卵巢细胞。基因组学、转录组学、蛋白质组学以及代谢组学等研究的不断深入促进了哺乳动物细胞表达系统的不断完善。本文立足于哺乳动物细胞表达系统的研究现状,对表达载体的优化、宿主细胞和位点特异性重组等方面的最新进展进行综述。

胰岛素原基因的高效分泌表达系统——甲醇酵母Pichia pastoris

为了提高重组人胰岛素的表达效率,使用了近年发展起来的真核表达系统-甲醇酵母Pichia pastoris. Pichia pastoris以甲醇为其惟一碳源,而乙醇氧化酶基因的启动子是强启动子,可用来调控异源蛋白的表达.该系统具有操作技术简单,可进行高水平的胞内或胞外表达,及对表达产物进行翻译后修饰与加工等显著优点.将含有小C肽或不含有C肽的人胰岛素原类似物基因整合到酵母基因组上来发酵生产人胰岛素原,在表达量上,每升发酵液中可以得到胰岛素原250～300mg,分泌水平约占总蛋白量的20%,重组人胰岛素具有与猪胰岛素相同的受体结合能力和生物活性.

不同血液系统恶性肿瘤NK细胞水平及其受体表达

目的探讨自然杀伤细胞(NK)细胞水平及其受体在不同血液系统恶性肿瘤患者中的表达。方法选取2021年1月至2022年6月河南科技大学第一附属医院收治的血液系统恶性肿瘤患者共计68例,按照疾病类型的不同分成淋巴瘤组(22例)、白血病组(26例)与骨髓增生异常综合征(MDS)组(20例),另选取同期接受体检的健康体检者(30例)作为对照组,比较各组NK细胞水平、活化性受体(NKG2D)表达、抑制性受体(NKG2A)表达、胞质穿孔素表达及颗粒酶-β表达。结果治疗前,淋巴瘤组、白血病组NK细胞水平、胞质穿孔素表达、颗粒酶-β表达较MDS组、对照组更低(P>0.05),淋巴瘤组NKG2D表达、颗粒酶-β表达较白血病组更低(P<0.05),淋巴瘤组、白血病组NK细胞水平、胞质穿孔素表达比较差异无统计学意义(P>0.05),MDS组NK细胞水平、胞质穿孔素表达、颗粒酶-β表达与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05),MDS组NKG2D表达较对照组更低(P<0.05),MDS组NKG2D表达与淋巴瘤组、白血病组比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,淋巴瘤组、白血病组NK细胞水平、NKG2D表达、胞质穿孔素表达、颗粒酶-β表达上调(P<0.05),MDS组NKG2D表达上调(P<0.05),治疗后淋巴瘤组、白血病组、MDS组NK细胞水平、NKG2D表达、胞质穿孔素表达、颗粒酶-β表达与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗前后淋巴瘤组、白血病组、MDS组NKG2A表达与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论淋巴瘤、白血病患者的NK细胞水平、NKG2D表达、胞质穿孔素表达及颗粒酶-β表达与健康人群存在差异,经治疗后可升高至正常范围,而MDS患者仅有NKG2D表达低于健康人群,同样可在治疗后升高。

外源基因在甲醇酵母Pichia pastoris中的表达策略

甲醇酵母 Ｐｉｃｈｉａ ｐａｓｔｏｒｉｓ表达系统是近几年发展起来的一个真核表达系统，在其乙醇氧化酶 ＡＯＸ１基因启动子的控制下，某些外源基因（如 ＴＮＦ、ＥＧＦ等）的表达量可达克每升以上。虽然该系统是一种优良的表达系统，但有许多因素影响外源基因在其中的表达，包括外源基因的拷贝数及整合到酵母染色体的位置和方式、ｍＲＮＡ的５’和３’非翻译区（ＵＴＲ）、转录起始密码子的上下文、外源基因Ａ＋Ｔ的组成与转录和翻译的阻断、密码子的偏爱性、信号肽的特性、产物的稳定性、宿主菌的生理特性、培养基成分和培养条件等。在应用该表达系统过程中，这些因素都需加以考虑。本文将就这些因素作一概述和讨论，以有利于提高外原基因在该系统中的表达水平。

杂合抗菌肽CecA-Mag的人工合成及其在Pichia pastoris中的分泌表达

根据抗菌肽天蚕素A（cecropinA，CA）N端第1-7个氨基酸残基，马盖宁（magainin，M）N端第2—12个氨基酸残基，以毕赤酵母偏爱的密码子设计合成了杂合肽CA（1—7）-M（2—12）基因，同载体pPICZα-A连接后转化Pichia pastoris受体菌SMD1168，在醇氧化酶（AOX）启动子调控下，分子量约1．9kDa的CecA-Mag杂合抗菌肽获得表达，抗菌特性研究表明，该表达产物具有广谱抗菌活性，对多数G菌及G^＋菌均有较好的抑菌活性。初步抑菌活性测定，显示该杂合肽对金黄色葡萄球菌、耐氨苄青霉素的大肠杆菌及枯草芽孢杆菌有良好的抑杀活性。酸稳定实验显示pH为3．2时仍具有相当高的活性。热稳定性实验显示该杂合肽100℃加热5min后仍具有抑菌活性。这些特点使得重组抗菌肽CecA-mag在疾病防治和动物饲料添加剂等方面显露出很好的应用前景。

以甘油为碳源发酵Pichia pastoris组成型表达人血管生成抑制素

在Pichia pastoris组成型表达外源蛋白中碳源起着重要的调控作用。分别以葡萄糖、甘油、甲醇和油酸为碳源研究它们对摇瓶发酵GS115(pGAP9K-AS)表达hAS的影响。结果如下:油酸(163mg/L),甘油(83mg/L),葡萄糖(76mg/L),甲醇(57mg/L)。根据以上结果,以甘油为碳源在30L生物反应器中进行GS115(pGAP9K-AS)工程菌的高密度发酵。48h后测得hAS的产量为169mg/L。产物hAS具有免疫活性并能抑制bFGF诱导的CAM血管生成和实验小鼠黑色素瘤的生长。治疗12d后,抑瘤率达到90%,统计学分析结果表明hAS治疗组和PBS治疗组小鼠的肿瘤体积呈现显著性差异(P<0.01)。

硅对镉胁迫下水稻苗期抗氧化酶系统及镉离子吸收和转运相关基因表达水平的影响

【目的】探究在镉(Cadmium,Cd)胁迫下,外源硅(Silicon,Si)对水稻株高、干物质量、抗氧化酶系统及对Cd^(2+)相关基因表达水平的影响,以期为阐明Si缓解Cd对水稻毒害作用机理提供理论依据。【方法】以辐品36(FP36)和中嘉早17(ZJZ17)为研究对象,通过设置不同Cd胁迫浓度(0、5μmol/L)和Si处理(0、10μmol/L、1 mmol/L)进行水培实验,重点分析处理后水稻农艺性状和抗氧化酶活性,以及Cd^(2+)吸收、转运相关基因表达水平的差异。【结果】Cd胁迫可以显著抑制水稻株高、干物质量和抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)活性;但Si能有效缓解Cd毒害,显著提高水稻生物量,增强抗氧化酶活性,其中1 mmol/L Si缓解效果更佳。此外,Si还能有效增加可溶性蛋白并降低MDA含量。Cd胁迫显著增加了FP36和ZJZ17不同组织的重金属含量,其中,根系中Cd积累量显著高于地上部。在添加较低浓度Si(10μmol/L)后,水稻根系和地上部Cd含量无显著差异;但1 mmol/L Si能显著降低水稻根系和地上部Cd含量。OsNRAMP1、OsNRAMP5、OsIRT1、OsHMA2、OsHMA3等Cd^(2+)吸收和转运相关基因的表达水平在镉胁迫和Si处理后呈不同的变化趋势。其中,OsNRAMP1、OsIRT1、OsHMA2的表达量受Cd胁迫影响有所上调,OsNRAMP5表达量呈下调趋势,而OsHMA3则无显著变化。而外源添加1 mmol/L Si可显著下调上述Cd^(2+)吸收和转运相关基因的表达水平,重金属镉积累量下降。【结论】Si通过改善水稻的农艺性状、激活抗氧化系统,以及调控重金属Cd^(2+)吸收和转运相关基因的表达水平来缓解镉对水稻的毒害作用。