酶工程第三章动植物细胞培养产酶1.ppt

蛋白质与酶工程 微生物发酵产酶(Chap. 2) Chapter 3  Production of Enzyme by Culture of Animal or Plant Cells 第三章 动植物细胞培养产酶 动植物细胞培养产酶 ~指通过特定技术获得优良的动、植物细胞，然后在人工控制条件的反应器中进行细胞培养，以从其代谢物中获得所需酶的技术过程。 Contents of chapter 3 3.1 动植物细胞中酶生物合成的调节 一、基因表达调控 二、动植物细胞酶生物合成的调控 1、细胞分化改变酶的生物合成 2、基因扩增加速酶的生物合成 3、增强子促进酶的生物合成 4、抗原诱导抗体酶的生物合成 一、基因表达调控 基因表达 指基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子或RNA产物的过程。 一、基因表达调控 基因表达的开启/关闭以及增加/减弱等，是受到调节的。——原核生物和真核生物 基因表达的时间性和空间性：时间特异性(temporal specificity)和空间特异性(spatial specificity) 。 真核生物基因表达的多级调控 真核生物的基因表达调控 真核基因的转录调控主要是通过顺式作用元件和反式作用因子的相互作用来实现的。 反式作用因子通过与顺式作用元件(启动子、增强子等)结合，改变DNA的构象影响转录。 启动子(promoter) (一) 顺式作用元件(cis-acting element) （一）顺式作用元件 (1) 启动子(promoter) （一）顺式作用元件 （2）增强子(enhancer) 指远离转录起始点、决定基因的时间和空间特异性、增强启动子转录活性的DNA序列。其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。 （二） 反式作用因子 由某一基因表达产生的蛋白质因子，通过与另一基因的特异的顺式作用元件相互作用，调节其表达。这种调节作用称为反式作用。 基本转录因子 反式作用因子是真核细胞中重要的转录调控蛋白。 小结 原核生物的基因表达调控 操纵子—原核生物转录调控的主要方式 真核生物的基因表达调控 多水平的复杂调控：DNA、mRNA、蛋白质 mRNA水平：顺式作用元件与反式作用因子的互相作用。 3.1 动植物细胞中酶生物合成的调节 一、基因表达调控 二、动植物细胞酶生物合成的调控 1、细胞分化改变酶的生物合成 2、基因扩增加速酶的生物合成 3、增强子促进酶的生物合成 4、抗原诱导抗体酶的生物合成 1、细胞分化改变酶的生物合成 典型例子：端粒酶一般存在于细胞分化程度较低的细胞中 细胞分化↑ ，端粒酶活性↓ 细胞分化↓ ，端粒酶活性↑ 端粒 1972年，Watson发现了一个问题： 他发现模板（template）和引物（primer）的存在，而且只能从5`到3`端方面合成。这样，在引物被去除之后，细胞每分裂一次，在新合成的DNA互补链的5`端必将留下一个小空缺（一段端粒）。 细胞染色体长度会越来越短，稳定性越来越差，直至最终细胞衰亡（senscence）。因此，科学家们考虑是否存在着一种不同于DNA多聚酶的酶来完成这一工作。 端粒酶的表达 人类胚胎发育期：端粒酶表达，端粒得以合成和延长 成人正常体细胞：有很长的端粒，却检测不到端粒酶活性。所以细胞逐渐衰老。 细胞分化程度越高，端粒酶活性越低 细胞分化程度越低，端粒酶活性越高（比如癌细胞） 研究端粒和端粒酶的医学意义 1、作为诊断肿瘤的工具 通过获得活检组织的标本作端粒酶的检测，可以鉴别病变组织的良恶性，这种方法具有很高的灵敏度及特异性。 2、作为肿瘤分期及预后的指标 　　 由于端粒酶在肿瘤不同阶段表达的不同，以及与临床结果的密切关系，因此它可以作为肿瘤分期及预后的指标。 3、作为治疗肿瘤途径 抑制端粒酶的活性或人为地缩短端粒的长度，都可使细胞的活力及不死性受到损伤；抑制端粒酶的活性对那些端粒长度短的肿瘤会很快起效，同时利用细胞杀伤剂与那些端粒酶抑制剂会提高疗效。 3.1 动植物细胞中酶生物合成的调节 一、基因表达调控 二、动植物细胞酶生物合成的调控 1、细胞分化改变酶的生物合成 2、基因扩增加速酶的生物合成 3、增强子促进酶的生物合成 4、抗原诱导抗体酶的生物合成 2、基因扩增加速酶的合成（DNA水平） 3、增强子促进酶的生物合成 (mRNA水平) 促进基因转录的顺式作用元件 可高效增加酶的生物合成 具有组织特异性和细胞特异性 3.1 动植物细胞中酶生物合成的调节 一、基因表达调控 二、动植物细胞酶生物合成的调控 1、细胞