基因工程第七章酵母基因表达体系.ppt

酵母基因表达体系;发展历程 1974年rlarck—walker和Miklos发现在大多数酿酒酵母中存在质粒。 1978年Hmnen将来自一株酿酒酵母的leu 2基因导入另一株酿酒酵母，弥补了后者的Leu2缺陷，标志着酵母表达系统的建立。 1981年Hinnen等用酵母基因表达系统表达了人干扰素。 我国也在1983年首次用酵母菌表达了乙型肝炎病毒表面抗原基因。 1996年在全世界科学家的通力合作下，完成了第一个真核生物——酿酒酵母全基因组的测序。 ;;酵母菌作为基因工程受体菌的特征;酵母基因组特征;酵母菌的宿主系统 广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌 提高重组异源蛋白产率的诱变宿主菌 抑制超糖基化作用的突变宿主菌 4. 减少泛蛋白因子依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌 ;广泛用于外源基因表达的酵母宿主菌 目前已广泛用于外源基因表达的研究的酵母菌包括： 酵母属 如酿酒酵母 克鲁维酵母属 如乳酸克鲁维酵母 毕赤酵母属 如巴斯德毕赤酵母 裂殖酵母属 如非洲酒裂殖酵母 汉逊酵母属 如多态汉逊酵母 其中酿酒酵母的遗传学和分子生物学研究最详尽，但巴斯德毕赤酵母表达外源基因最理想;提高重组异源蛋白产率的诱变宿主菌 使啤酒酵母中异源蛋白产量提高和质量改善的突变 ;抑制超糖基化作用的突变宿主菌 许多真核生物的蛋白质在其天门冬酰胺侧链上接有寡糖基团，常常影响蛋白质的生物活性。整个糖单位由糖基核心和外侧糖链两部分组成。;减少泛蛋白因子依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌 泛素介导的蛋白质降解作用 ;如果外源基因表达产物在酵母菌中具有对泛蛋白依赖型降解作用的敏感性，则可通过下列方法使这种降解作用减少到最低程度： 第一种方法是以分泌的形式表达重组异源蛋白，异源蛋白在与泛蛋白因子形成共价结合物之前，迅速被转移到分泌器中，即可有效避免降解作用; 第二种方法是将外源基因的表达置于一个可诱导的启动子控制之下，由于异源蛋白质在短期内集中表达，分子数占绝对优势的表达产物便能逃脱泛蛋白因子的束缚，从而减少由降解效应带来的损失; 第三种方法是使用泛蛋白因子生物合成缺陷的突变株??为外源基因表达的受体细胞; ;在酿酒酵母中，泛蛋白因子的主要来源是多聚泛蛋白基因UBI4的表达，UBI4突变株能正常生长，但其细胞内游离的泛蛋白因子浓度比野生型菌株低得多，因此这种缺陷株是一个理想的外源基因表达受体。 编码泛蛋白激活酶E1的基因也可作为突变的靶基因，含有该基因突变的哺乳动物细胞内几乎检测不出泛蛋白-外源蛋白的共价结合物。酿酒酵母编码E1蛋白的基因UBA1是一种看家基因，UBA1突变株是致死性的，但编码UBA1蛋白等位突变株却可减少泛蛋白因子依赖型异源蛋白的降解作用。此外，上述6个UBC基因的突变也是构建重组异源蛋白稳定表达宿主系统的选择方案，;减少泛蛋白因子依赖型蛋白降解作用的突变宿主菌 泛素降解途径衰减的酿酒酵母 UBI4缺陷型： 在酿酒酵母菌中，泛素主要由UBI4基因表达，UBI4-突变株正常生长，但细胞内游离泛素分子的浓度比野生株要低的多，因此UBI4缺陷突变株是外源基因表达理想的受体。 UBA1缺陷型： UBA1编码泛素激活酶E1，UBA1突变株式致死性的，但其等位基因缺陷是非致死性的，而且也能削弱泛素介导的蛋白降解。 Ubc4-ubc5双突变型： 七个泛素连接酶基因的突变对衰减蛋白降解作用同样有效。;酵母菌的载体系统 载体的一般结构 选择标记 复制子 表达盒 启动子 先导序列 终止子 有用的蛋白结构域 1酵母菌中的野生型质粒 2酵母菌克隆表达质粒的构建;酵母菌种的野生型质粒;2u质粒;该质粒上共有4个基因：FLP、REP1、REP2和D．其中FLP基因的编码产物催化两个IRS序列之间的同源重组，使质粒在A与B两种形态中转化，REP1、REP2和D基因均为控制质粒稳定性的反式作用因子编码基因．上述基因共转录出7种不同分子量的mRNA分子。 ;2u质粒还含3个顺式作用元件．其中单一的自主复制子结构(ARS)位于一个IRs的边界上，REP3(STB)区域是REP1和REP2蛋白因子的结合位点．对质粒在细胞有丝分裂时的均匀分配起着重要作用，FRT存在于两个IRs序列中，大小为50bP，是FLP蛋白的识别位点。 ;在寄主细胞内极其稳定性主要由两个因素决定： 第一，2u质粒在细胞分裂时可将其复制拷贝均分给母细胞和子细胞. 第二，当细胞中质粒拷贝数因某些原因减少时，2u质粒可通过自我扩增自动调节其拷贝数水平。 上述两种复制特性均与FLP蛋白的作用密切相关，这是2u质粒以有限的复制次数获得高拷贝的主要机