重组蛋白表达系统与定制

重组蛋白的产品选择中为特定应用选择合适的表达系统是实验成功的关键。定制蛋白在选择表达系统时，蛋白质溶解度、功能、纯化速度和产量通常是最重要的考虑因素。此外，每种系统均有其各自的优势和局限性，在选择表达系统时必须考虑。现分享4种常用的表达系统：哺乳动物、昆虫、酵母、细菌。

基于哺乳动物细胞的蛋白质表达

哺乳动物宿主系统是适用于生成具有最天然结构和活性的哺乳动物蛋白的首选表达平台。哺乳动物表达系统可以指导蛋白质的正确折叠，提供复杂的N型糖基化和准确的O型糖基化等多种翻译后加工功能，因而表达产物在分子结构、理化特性和生物学功能方面最接近天然高等生物蛋白质分子，使蛋白质获得最佳功能活性，适合在最类似生理学的环境中研究特定蛋白质的功能。它常用于抗体和治疗性蛋白质以及适用于人类功能细胞分析的蛋白质的生成。

基于昆虫细胞的蛋白质表达

昆虫表达系统是一种广泛的真核表达系统，具有同大多数高等真核生物相似的翻译后修饰加工以及表达外源蛋白的能力，适合表达对哺乳动物细胞有毒性的蛋白，在国内外备受推崇。易于放大，而且细胞生长条件简单，可方便地转换为高密度悬浮培养，从而用于大规模的蛋白表达。哺乳动物系统的大部分翻译后修饰通路在昆虫细胞中也存在，因此，与酵母或其他真核系统表达相比，可以生产与天然哺乳动物蛋白的抗原性、免疫原性和功能相似的重组蛋白。在杆状病毒结构基因中使用的强启动子构建的表达载体能够实现许多真核基因的有效和甚至高水平的表达，是功能强大、用途多样的导入和表达载体，可用于在昆虫细胞中高水平表达重组蛋白。它具有真核表达系统的翻译后加工功能，如二硫键的形成，糖基化和磷酸化，使重组蛋白在结构和功能上更接近天然蛋白。

昆虫表达系统具有在同一感染昆虫细胞中同时表达多个外源基因的能力，对脊椎动物来说安全性很高。由于病毒多角体蛋白在总病毒蛋白中的含量非常高，因此许多外源基因已在该蛋白的强启动子下有效表达。常用的宿主细胞来源于草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda) Sf9细胞，据报道，利用杆状病毒表达系统可以获得高达500mg/L的表达水平。

基于酵母细胞的蛋白质表达

有些外源蛋白属于胞内蛋白，大肠杆菌表达无法获得可溶表达，也难以复性获得活性蛋白；如果采用哺乳细胞或昆虫细胞表达又很难获得高分泌表达量。酵母表达系统结合了原核和高等真核系统的优点，培养条件简单，生长速度快，表达水平高，蛋白质翻译后可正确加工，修饰和合理折叠，是重组真核蛋白生产的非常理想的表达系统。

酵母菌株极其适用于重组真核蛋白的表达和分析，亦适用于大规模生产。这些单细胞真核生物的遗传性质已十分明确，可进行多种翻译后修饰。它们可以在成分确定的培养基中快速生长，处理方法较昆虫或哺乳动物细胞更简单且价格更便宜，可轻松用于发酵培养。

基于细菌细胞的蛋白质表达

由于原核表达系统使用方便、产量较高且易于扩大规模，因此常用于制备重组蛋白。

大肠杆菌表达系统是最常用也是最经济实惠的蛋白表达系统。大肠杆菌表达系统主要有以下特点：遗传背景清楚；易于培养和控制；转化操作简单；表达水平高；成本低；周期短。从蛋白性质分析，有很多蛋白及其结构域适合在大肠杆菌表达体系中表达。另外通过与Sumo，Trx，GST 等标签融合也可以促进目的蛋白的表达及可溶表达。

大肠杆菌的表达质粒及表达菌株各有特性，结合目的蛋白的性质，优化组合，使用合适的表达质粒及表达菌株，优化诱导表达条件，能够获得高表达量的分泌蛋白、可溶蛋白或者包涵体复性蛋白以适合不同的用途，满足后续实验需求。

关于以上4种表达体系的优势和局限性总结如下：

此外还有藻类细胞的蛋白表达，利用体外翻译实现无细胞的蛋白表达等。

重组蛋白表达和纯化是蛋白调控、结构和功能研究的关键。大部分重组蛋白表达为带有短亲和标签的融合蛋白，如多聚组氨酸 (6xHis) 或谷胱甘肽-s-转移酶(GST)。这些标签可使研究人员从细胞中的数千种蛋白质中选择性地分离出目的蛋白。采用固定化金属亲和层析 (IMAC) 纯化重组 His 标签蛋白，纯化树脂是螯合有镍离子或钴离子的介质，这些离子可与组氨酸侧链结合。采用还原型谷胱甘肽树脂纯化 GST 标签蛋白。

蛋白标签是指与目的蛋白一起融合表达的一种多肽或者蛋白, 这些标签是以便于目的蛋白的表达、检测、示踪和纯化等，一般不会影响目标蛋白的功能。如果一定想要去除融合部分，某些标签也是可以用位点特异性蛋白酶来切除。

如有需要做蛋白或抗体定制服务，可详询武汉安特捷生物027-87660672或者您身边的服务专员！