重组蛋白表达与纯化服务技术服务手册(2014版)

第五章重组蛋白质的表达、复性与纯化为什么要重组基因表达？1.蛋白质功能研究2.生物制药和疫苗生产3.疾病的基因治疗4.食品、化工用酶制剂5.抗虫、抗逆植物改良6.细胞代谢产物的富集•基因表达体系及优劣势•大肠杆菌表达体系•蛋白质的复性•工作中经常碰到的问题基因表达体系1.原核体系2.真核体系大肠杆菌(Escherichia coli)•遗传背景清楚，基因工程操作方便，商品化表达载体种类齐全，表达效率高；•基本不分泌，易形成包含体(无正确折叠的立体结构)，无加糖等修饰枯草杆菌(Bacillus subtilis)•分泌蛋白质能力强，一般有天然立体结构；•无加糖修饰功能，培养液中蛋白酶活性高，重组蛋白易受蛋白酶的水解；•质粒不稳定，已有商品化的表达载体（枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌）。

其他•乳酸菌(Lactic acid bacteria)•沙门氏菌(Salmonella typhimurium)•苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)真核细胞表达体系酵母细胞昆虫细胞植物细胞/组织哺乳动物细胞/组织酵母细胞•可生产分泌型蛋白；有天然立体结构，有糖基化修饰功能；可进行染色体整合型基因表达;•糖链与哺乳动物加工的不一致，培养上清多糖浓度高;•商品化表达体系：酿酒酵母（Saccharomyce cerevisiae）;毕氏酵母(Pichia pastoris);裂殖酵母（Schizosaccharomyce pombe）蛋白质糖基化的分类1.O-糖基化:糖链通过GalNAc连接在蛋白质的Ser 或Thr等侧链的羟基处2.N-糖基化:糖链连接在Asn-X-Ser或Asn-X-Thr （X是除Pro以外的任何氨基酸）中Asn的氨基侧链处3.GPI-Anchor糖基化:蛋白质通过肽链的C端共价连接的糖基磷脂酸肌醇锚定在膜脂上。

昆虫细胞•可以病毒感染的形式在成虫中生产，也可在体外培养细胞生产蛋白;•适合分泌型和膜蛋白的表达，有加糖修饰；•糖链有所区别，表达量有限；•作为药物宿主细胞未被FDA认可CHO细胞•可进行分泌表达，有天然立体结构，加糖方式与人体蛋白质完全一致；•表达量不够高，培养成本较高植物组织•植物可大面积种植，可以廉价大规模生产；•转基因植物制作费时，表达的组织特异性较难控制；•表达量较难提高，分离纯化不方便动物乳腺组织•分泌生产有天然立体结构和活性的蛋白质至乳汁，产量高，分离纯化方便，特别适合药用蛋白的生产；•转基因动物制作花费巨大，实验周期长鸟类输卵管组织•分泌生产有天然立体结构的蛋白质到蛋清，产量高，容易贮存和运输，分离纯化方便；•实验成本低，饲养费用低；•加糖方式可能与人有所不同体系选择研究基因功能:大肠杆菌,裂殖酵母,昆虫细胞,CHO细胞多肽药物生产:大肠杆菌,毕氏酵母,CHO细胞,乳腺组织疫苗:大肠杆菌,酵母,大多数沿用细胞培养产物进行灭毒单抗生产:杂交瘤细胞工业酶生产:各种微生物有可能以后能做到的事•在大肠杆菌中直接生产有活性的胰岛素•在大肠杆菌中生产人凝血IX因子•在大肠杆菌生产Calcitonin类C端酰胺化短肽•在大肠杆菌中进行蛋白质的糖基化修饰•在酵母中进行与哺乳动物细胞一致的糖基化•在鸡输卵管中进行与哺乳动物细胞一致的糖基化•提高乳腺分泌表达的Factor IX类因子的活性•在植物中得到与哺乳动物细胞一致的糖基化在大肠杆菌中表达重组蛋白质•如果目的蛋白质有二硫键并需要正确的立体结构, 尽可能进行可溶性表达;•如果目的蛋白质没有二硫键或只用来制备抗血清, 采用包含体表达比较好;•如果目的多肽的分子量小于10 kDa, 一定要进行融合表达大肠杆菌表达载体分类按蛋白质类型分•单纯表达: pJLA系列, 用NcoI/NdeI导入AUG的载体•融合表达: 融合各种tag, GST, CBD, MAL, GFP, etc •分泌表达: pel/ompT分泌肽按启动子分•lac及衍生的tac , trc, pac, rac等启动子IPTG诱导•lamda phage P L和P R启动子热诱导•T7 启动子IPTG诱导•T5 启动子IPTG诱导•ara启动子阿拉伯糖诱导常用表达载体•pJLA50X 系列; pcDNAII; etc •pET 系列(T7 promoter, Novagen 公司)•pQE系列(T5 promoter, Qiagen公司)•pMAL系列(周质表达, BioLabs公司)•pGEX系列(GST融合表达, Pharmacia公司)•pBAD系列(Arabinose诱导型)•pTYB系列(CBD融合, 可以自我切割, BioLabs)各种融合蛋白表达载体•Protein A•GST（glutathione S-transferase）•CBD (chitin-binding domain, BioLabs;cellulose-binding domain, Novagen)calmodulin-binding domain, Stratagene)•MBP (maltose-binding protein)•GFP (green fluorescence protein)•Thioredoxin **帮助二硫键形成•Dsb (periplasmic enzyme DsbA, DsbC) ** 二硫键的形成与•SUMO (small ubiquitin-related modifier) •KSI (ketosteroid isomerase) 基本上全部沉淀可用亲和层析纯化帮助可溶化帮助分泌到周质让表达产物可溶化•采用MBP融合•采用GST融合•采用CBD融合•采用thioredoxin融合•采用Origami等宿主菌•降低菌体培养的速度温度(15-30℃), 降低转速让蛋白质分泌到间质去•采用CBD融合(pET36/37)•采用Dsb融合(pET39/40)•采用带pelB/ompT引导肽的载体(pET12/20/22)•采用带MBP融合(pMAL载体, Biolabs)•采用带SUMO融合(pET SUMO, Invitrogen)纯化方便: 先用EDTA/蔗糖溶液处理, 然后5 mM MgSO4 洗出•His-tag (6-8 Histidine )•T7-tag (MASMTGGQQMG )•HSV-tag (QPELAPEDPED )•S-tag (KETAAKFERQHMDS )•VSV-G-tag (TTDIEMNRLGK )•HA-tag (YPYDVPDYA )•Flag-tag (DYKDDDDK ) •Myc-tag (EQKLISEEDL )各种用于抗体识别的标记为什么要加tag ?有前景的特殊用途的tag •Biotinylation-tag100多AA的结构域,在大肠杆菌中被识别为生物素化的位点. Promega的PinPoint TM Xa-1; Invitrogen的pET104-DEST.•未命名DVEAWLGAR, 被用来和streptoavidin结合(个人通讯)•未命名一些病毒外壳蛋白的片段, 破坏细胞膜的结构导致容易进入细胞融合蛋白的专一性切割•DTT: intein的↓Cys •溴化氰: Met↓•Thrombin: LVPR↓GS •Factor Xa: IEGR↓•Enterokinase: DDDDK↓•PreScission TM protease:LEVLFQ↓GP •Genenase I TM PGAAHY↓•TEV protease:ENLYFQ↓G特殊的表达用菌株•BL21(DE3)/pLysS : 自身表达T7 RNA polymerase 适用pET系列等带T7启动子的载体•M15/SG13009 : 自身表达T5 RNA polymerase 适用pQE系列等带T5启动子的载体•BL21TrxB(DE3) : thioredoxin reductase 突变•Origami(DE3): thioredoxin reductase/ glutathione reductase 双突变适合带thioredoxin reductase的融合表达载体, 帮助形成更多的二硫键•BR21CodonPlusRIL: 富含AT的真核生物基因的表达•BR21CodonPlusRP: 富含GC的真核生物基因的表达重要的原核表达质粒提供商•Novagen•Stratagene•Invitrogen•BioLabs•Qiagen•Pharmacia•Promega•Clontech•Roche•Gibco/BRLThe protein folding Problem How to get to the bottom of the funnel? And,what is at the bottom?包含体蛋白质的复性方法•透析法: 简单; 但费时, 费缓冲液, 蛋白质量少，浓度不能过高(容易产生沉淀) •快速稀释法:最常用的小规模复性方法; 但比较费时,费缓冲液, 蛋白质的浓度不能高(容易产生沉淀)•超滤透析法: 比较省缓冲液, 处理量大; 但费时, 要控制好蛋白质浓度•凝胶过滤法:快速, 可重复性高, 不会产生沉淀, 操作复杂一点•亲和层析复性法, 水相二相法, etc工作中经常碰到的问题•表达量不够高；•包含体在8M尿素中不能溶解；•重组蛋白在大肠杆菌中表达的分子量偏小；•带His-tag重组蛋白不吸附到Ni-chelating树脂上；•Ni-chelating分离纯化的效果不好；•GST融合蛋白不吸附到glutathione-Sepharose上；•包含体来源的采用透析法或稀释法复性时全部沉淀；•Ni-chelating错用DTT后发生黑色沉淀该怎么办？•贵重的亲和层析树脂经常发生结块该怎么办？•某些表达载体的表达效率在放大培养时无法提高尝试不同表达载体，特别是N端有融合蛋白的载体•是不是忘了加还原剂（DTT 或巯基乙醇）？•是不是在－20℃冻存过？•用4M盐酸胍试试•是不是酸性蛋白质？•是不是蛋白质的合成提前中止了？（富含Arg, Ile, Leu, Pro这几种氨基酸）•可以尝试用BL21 CodonPlus RIL 或RP 作宿主菌(Stratagen)；•使用C端带His-tag的融合表达载体（如pET21, Novagen）以便纯化全长的融合蛋白•His-tag被操作过程混入的重金属离子所饱和，可以通过添加0.5 mM EDTA来去除重金属离子的干扰；•His-tag被包裹在不易和树脂发生结合的位置（比较罕见）;•其他不明原因导致弱结合•样品没有很好细心去除不溶性物质•重复使用前树脂没有洗干净•蛋白质之间存在相互作用•可以提高盐浓度, 改变pH, 添加2-6 M尿素等方法来洗去杂蛋白质是不是在进行复性时用了Redox buffer尝试用Urea gradient /Gel filtration来解决尽快用0.1 N HCl冲洗用0.1 N NaOH / 0.1% SDS洗主要是溶氧量的问题, 可以通过在摇瓶中加入不同量的培养基的方式来确定最佳体积。

重组蛋白质的表达与纯化重组蛋白质是指通过基因工程技术将目标蛋白的基因导入到宿主细胞中，使其在宿主中表达并纯化得到的蛋白质。

这项技术应用广泛，被广泛用于生物制药、医学研究以及工业生产等领域。

下面将详细介绍重组蛋白质的表达与纯化过程。

一、重组蛋白质表达过程1. 选择表达宿主重组蛋白质表达宿主的选择十分重要。

常用的表达宿主包括大肠杆菌（E. coli）、酵母（yeast）、哺乳动物细胞等。

不同的表达宿主具有不同的特点和适用范围。

例如，大肠杆菌是最常用的表达宿主之一，具有高表达水平、易操作、成本低等特点。

2.构建表达载体表达载体是将目标基因导入宿主细胞的载体。

常用的表达载体有质粒、病毒载体等。

质粒是最常用的表达载体，它可轻松被细菌胞内扩增，并在细胞内产生大量目标蛋白。

3.转染和表达将构建好的表达载体导入到宿主细胞中，实现转染。

转染有多种方法，如电穿孔法、化学法、微粒子轰击法等。

转染后，宿主细胞会开始表达目标基因，合成目标蛋白。

4.优化表达条件为了提高重组蛋白质的产量和纯度，需要对表达条件进行优化。

常见的优化方法包括调节培养基成分、改变培养条件、优化诱导剂浓度等。

二、重组蛋白质的纯化过程1.细胞破碎与分离表达宿主中产生的重组蛋白质往往与其他细胞组分混合在一起，需要通过细胞破碎与分离来获取目标蛋白。

细胞破碎方法包括机械法、超声法、高压法等。

分离方法包括离心、电泳、柱层析等。

2.柱层析柱层析是常用的蛋白质纯化方法之一，它基于蛋白质在柱中不同吸附剂上的亲和力差异来实现分离纯化。

常用的柱层析方法有离子交换层析、亲和层析、凝胶过滤层析等。

3.其他纯化方法除了柱层析外，还有许多其他的纯化方法可供选择。

例如，凝胶电泳、过滤、冷冻干燥等。

这些方法通常用于进一步提纯和去除杂质，以获得纯度更高的重组蛋白质。

三、重组蛋白质应用与挑战重组蛋白质的应用广泛，涉及到生物制药、医学研究、农业等领域。

例如，通过重组蛋白质技术，可以生产用于治疗疾病的药物，如人胰岛素、白介素等。

重组蛋白质的表达与纯化技术蛋白质是生命体活动的重要组成部分，对于生命体的生长、繁殖和免疫功能起着至关重要的作用。

而重组蛋白质则是利用基因工程技术，将人工合成的外源基因导入到特定的宿主细胞中，通过细胞表达和纯化技术得到的转录翻译产物。

这种技术不仅可以生产天然蛋白质，还可以生产人工合成的新型蛋白质，对于疾病的治疗和新药的研发有着重要的意义。

一、蛋白质表达技术蛋白质表达是获得大量重组蛋白质的重要方法。

选择适当的宿主细胞和表达载体是获得高水平表达的关键。

常用的宿主细胞包括大肠杆菌、酵母菌、昆虫细胞、哺乳动物细胞等。

1.大肠杆菌表达系统大肠杆菌表达系统具有生长快、表达量高等优点，广泛应用于重组蛋白质的表达和纯化。

其表达载体主要有pET和pBAD两种，pET系统一般用于产生可以形成包涵体的重组蛋白，pBAD系统用于在分泌表达中产生滞留蛋白。

2.昆虫细胞表达系统昆虫细胞表达系统包括SF9、Sf21、HighFive等细胞系，常用的表达载体为pIB/V5-His、pFastBac等。

昆虫细胞表达系统通常用于表达大分子蛋白质，如糖蛋白、膜蛋白等。

3.哺乳动物细胞表达系统哺乳动物细胞表达系统是目前表达规模最大、表达产物最接近人体蛋白质的一种表达系统。

其表达载体主要有pCDNA3.1、pCI 等，常用于表达与人体有关的蛋白质，如抗体、生长因子等。

二、蛋白质纯化技术蛋白纯化是重组蛋白质生产的重要环节，其目的是得到高质量的、纯度较高的蛋白质样品。

常见的纯化方法包括亲和层析法、离子交换层析法、凝胶过滤层析法、逆流式层析法等。

1.亲和层析法亲和层析法是指因与载体中固定的亲和剂相互结合而纯化目标蛋白质的一种方法。

亲和剂通常是与目标蛋白质有特异性结合作用的化合物，如亲和标签、酶底物、抗体等。

常见的亲和层析方法有亲和柱层析、亲和膜层析等。

2.离子交换层析法离子交换层析法是根据蛋白质带有正或负电荷的差异性进行分离的一种方法。

离子交换层析的柱填充物常为离子交换树脂，其一般分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂两种。

重组蛋白的表达1.概述分离纯化组成了基因工程的下游处理（downstream processing）时期，这一过程又和上游过程紧密相联系，上游过程的诸方面阻碍到下游的分离纯化，因此在进行目标蛋白质表达纯化时要统一考虑和整体设计，并充分考虑上游因素对下游的阻碍，如是否带有亲和标签，是否进行分泌表达。

目前应用最广泛的表达系统有三大类，分别是大肠杆菌表达系统、酵母表达系统和CHO细胞表达系统，不同的表达系统和培养方法显著阻碍下游的处理过程，目标蛋白表达是否形成包涵体，目标蛋白表达的定位（胞内、细胞内膜、周质空间和胞外），蛋白表达的量都依靠于所选择的表达系统。

选择将所表达的蛋白分泌到细胞外或周质空间能够幸免破裂细胞的步骤，同时由于蛋白质种类少，目标蛋白容易纯化；而在细胞质内表达蛋白，可能是可溶性表达，可能形成包涵体，可溶性的蛋白往往需要复杂的纯化步骤，而包涵体易于分离，纯度较高，但回收具有生物活性的蛋白却变的相当困难，需要对集合的蛋白进行变复性，通常活性蛋白的得率比较低，表1列出了不同策略对表达、纯化的阻碍，关于其中的有些缺点能够通过一定的方法进行克服和幸免，如利用DNA重组技术给外源蛋白加上一个亲和纯化的标签，有助于可溶性外源蛋白的选择性纯化，并能爱护目标蛋白不被降解（96）。

表 1 重组蛋白不同表达策略的优点和缺点表达策略优点缺点分泌表达至细胞外增强正确二硫键的形成降低蛋白酶对表达蛋白的降解可获得确定的N末端显著减少杂蛋白水平，简化纯化不需要细胞破裂表达水平低多数蛋白不能进行分泌表达表达蛋白需要进行浓缩细胞周质空间表达增强正确二硫键的形成可获得确定的N末端显著减少杂蛋白水平，简化纯化好些蛋白不能分泌进入周质空间没有大规模选择性的开释周质空间蛋白的技术周质蛋白酶可引起重组蛋白酶解胞内包涵体表达包涵体易于分离爱护蛋白质不被降解蛋白质不具有活性对宿主细胞生长没有大的阻碍，通常可获得高的表达水平需要体外的折叠和溶解，得率较低具有不确定N末端胞内可溶性蛋白表达不需要体外溶解和折叠一样具有正确的结构和功能高水平的表达常难以得到需要复杂的纯化可发生蛋白质的酶解具有不确定的N末端在细胞的提取物中，除了目标蛋白外，还含有其它各种性质的蛋白、核酸、多糖等。

第一天1、配置LB培养基：酵母粉15g、胰蛋白胨30g、氯化钠30g，定容至3000ml。

调节PH至7.4（2M NaOH），高压蒸汽灭菌20分钟，37℃保存。

分装成15瓶（每瓶200ml）。

2、接种（超净台要提前杀菌通风）取4瓶上述培养基，每瓶加200µlAMP（1:1000）、60µl菌液。

37℃过夜。

第二天1、扩大培养（超净台）4瓶扩至16瓶，每瓶培养基加200µlAMP，摇床培养1小时左右。

2、诱导（超净台）加40µlIPTG，加完后去除封口的除牛皮纸，扎口较松。

25℃摇床培养4小时。

3、离心获取菌体4℃，8000rpm离心25分钟。

注意配平。

4、超声波破碎菌体离心后去上清，向沉淀加入（600mlPB裂解液、300µl溶菌酶、3mlPMSF）。

将菌液转入2个烧杯中，冰浴超声波破菌，400W，75次，每次6秒，间隔2秒。

离心收集上清液。

600mlPB裂解液：20mM/L PB，10mM/L EDTA，5%甘油，1mM/L DTT，调节PH至7.4。

超声波破碎：首先用去离子水清洗探头，再将盛有菌液的小烧杯置于有冰水混合物的大烧杯中，冰水界面略高于菌液面即可。

探头浸没于菌液中，不可伸入过长。

注意破菌过程中由于冰的融化导致的液面变化。

5、抽滤（双层滤纸)洗胶（GST）。

将上述上清液抽滤，滤液与GST胶混合，磁力搅拌过夜。

第三天1、抽滤蛋白-胶混合液，滤液取样20µl，留电泳。

2、洗杂蛋白，用1×PBS+PMSF(1000:1)约400ml，洗脱若干次，用移液枪吸去上层泡沫（杂蛋白），至胶上无泡沫为止。

3、洗脱目的蛋白，洗脱液加50ml，分3次进行（15+15+15），每次加入后间歇搅拌，自然静置洗脱15分钟，抽滤，勿使胶干，合并洗脱液，取样20µl，留电泳。

用洗脱液调零，测OD280。

（OD值达到1.5为佳）4、将洗脱液置于透析袋中（透析袋应提前煮好），将透析袋置于2L透析液1中，加入磁珠置于4℃冰箱内磁力搅拌器上，4小时后换为透析液2。

重组蛋白的高效表达及纯化技术研究随着生物技术的发展，蛋白表达与纯化技术在医疗、工业以及科学研究等领域中扮演着越来越重要的角色。

其中，重组蛋白的高效表达及纯化技术是蛋白质学研究的关键环节之一。

本文旨在探讨目前被广泛应用的几种重组蛋白表达及纯化技术，以及它们的新进展与应用前景。

一、背景介绍重组蛋白指的是通过基因重组技术将人工合成的DNA片段引导到细胞中，使其在受到特定刺激后大量表达特定功能蛋白的一种新型蛋白质。

由于其具有高度专一性、易制备性以及更高的效力和安全性，越来越多的药物被开发为基于重组蛋白的生物制剂。

二、重组蛋白表达技术1. 原核表达系统原核表达系统是将DNA片段导入大肠杆菌等细菌中，在其形成菌落的过程中进行表达。

该系统的优点在于表达速度快、操作简便、表达产量高。

但同时，由于原核表达与真核细胞中的表达相比，它对于蛋白翻译辅助因子和蛋白修饰等生物特征的模拟程度较差，不利于蛋白的正确折叠，因此该系统表达的蛋白质通常需要经过重新折叠处理。

2. 原核表达系统与原核表达系统相比，真核表达系统更接近真实情况中的表达方式，对于全长的蛋白大多数时候能够实现正确的折叠。

在真核表达系统中，常用的系统包括昆虫细胞、哺乳动物细胞以及酵母菌表达系统等。

其中，哺乳动物细胞表达系统能够实现高产量、高质量的蛋白质表达，因此被广泛应用于蛋白质制备。

三、重组蛋白纯化技术1. 亲和层析法亲和层析法是一种将目标蛋白质从混合物中分离出来的技术。

该技术的依据是一种特定的与目标蛋白质具有相互作用的配体分离柱。

在该技术中，目标蛋白质与配体分离柱上的特定功能团结合，非特异性的蛋白质能够在洗脱过程中被去除。

2. 总体分离法总体分离法是将目标蛋白从混合物中分离出来，采用离心、可溶性和非可溶性的分离方法。

其中，在采用可溶性分离的方式时，常用的方法有两相法、分配层析等。

四、新兴技术及应用前景近年来，3D打印技术的应用逐渐渗透到生物医疗领域，并开始用于制备组织工程器官和人造蛋白质等领域。

重组蛋白质表达和纯化的新策略一、引言在生物医学研究和工业生产中，蛋白质的表达和纯化是非常重要的步骤。

传统的蛋白质表达和纯化方法存在许多问题，例如低表达水平、纯化困难、失活等。

为了突破这些限制，科学家们不断探索新的策略和技术。

本文将介绍一些新的重组蛋白质表达和纯化策略，以期提高表达水平和纯化效率。

二、全细胞重组表达系统为了提高蛋白质的表达水平，许多研究人员采用了全细胞重组表达系统。

这种系统将目标蛋白的基因导入宿主细胞中，并利用宿主细胞的生物合成机制进行表达。

与传统的胞外表达系统相比，全细胞重组表达系统具有优势，例如高表达水平、一次性纯化等。

其中，大肠杆菌是最常用的宿主细胞之一。

此外，酵母菌、昆虫细胞和哺乳动物细胞也被广泛应用于全细胞重组表达系统中。

三、亲和纯化技术亲和纯化技术是纯化重组蛋白质的关键步骤之一。

常见的亲和纯化技术包括金属螯合层析、抗体亲和层析和亲和标签纯化等。

金属螯合层析是利用金属离子与亲和标签结合，实现目标蛋白的纯化。

抗体亲和层析则是利用抗体与目标蛋白结合，通过柱子进行分离纯化。

亲和标签纯化是在目标蛋白的C或N端添加亲和标签，利用标签与亲和介质结合，从而实现纯化。

这些亲和纯化技术在重组蛋白质表达和纯化中发挥了重要作用，提高了纯化效率和纯度。

四、纳米技术在蛋白质纯化中的应用纳米技术是当前研究的热点之一，其在蛋白质纯化中的应用也受到了广泛关注。

例如，纳米颗粒可以作为纯化材料的载体，具有较大的比表面积，从而提高了纯化效率。

此外，纳米技术还可以用于改善蛋白质的稳定性和抗失活能力。

例如，通过纳米包裹技术，可以使蛋白质受到保护，从而提高其稳定性和生物活性。

五、衍生技术的应用除了上述策略和技术外，还有一些衍生技术被应用于重组蛋白质表达和纯化中。

例如，基因工程技术可以通过修改目标蛋白质的氨基酸序列，提高其表达水平和稳定性。

此外，蛋白质工程技术可以通过改变蛋白质的结构和功能，进一步提高纯化效率和生物活性。

酵母表达手册
酵母表达系统是一种常用于生产重组蛋白质的方法，其利用酵母细胞作为宿主来表达外源基因。

以下是酵母表达系统的基本步骤：
1. 基因克隆和转化：将目的基因克隆到酵母表达载体中，常用的载体有质粒和整合型载体。

转化方法包括电转化和化学转化。

2. 重组蛋白表达：将转化后的酵母细胞接种到发酵罐中进行培养，在适宜的温度、pH和营养条件下，目的基因在酵母细胞中表达出重组蛋白。

3. 蛋白质纯化：通过一系列的纯化技术，如离心、过滤、沉淀、亲和层析等，将重组蛋白从酵母细胞中分离出来并进行纯化。

4. 蛋白质后处理：根据需要，对纯化的重组蛋白进行进一步的后处理，如去盐、脱色、除菌等。

5. 蛋白质检测：通过SDS-PAGE、Western blot等方法检测重组蛋白的表达水平和纯度。

6. 蛋白质功能研究：对纯化的重组蛋白进行生物活性检测和功能研究，如酶活测定、免疫分析等。

在实际应用中，需要根据不同的需求选择不同的酵母表达系统，如酿酒酵母表达系统、毕赤酵母表达系统等。

同时，还需要对重组蛋白进行质量分析和稳定性研究，以确保其用于后续的实验或生产中具有可靠性和有效性。

蛋白质表达与纯化技术研究近年来，随着基因工程和蛋白质领域的快速发展，蛋白质表达与纯化技术成为了研究人员经常使用的技术手段。

可以说，蛋白质表达和纯化是蛋白质学领域中最关键的环节之一。

在本文中，我将就蛋白质表达与纯化技术的研究进展进行阐述。

一、蛋白质表达技术蛋白质表达技术是指利用重组DNA技术将DNA重组体转移到表达宿主细胞中，进而通过该宿主细胞"工厂"产生目标重组蛋白的过程。

一般来说，蛋白质表达技术可以分为两种：原核表达和真核表达。

1. 原核表达原核表达是利用大肠杆菌(E. coli)等非真核生物，来表达人工制造出的外源蛋白。

大肠杆菌是一种常见的原核生物，因其便于培养和操作，被广泛应用于生物学、医学和工业等领域。

但此类细胞通常只能产生简单的蛋白质，复杂蛋白质则难以表达成功。

比如，人体内的重组蛋白质包含多个高级别的结构和翻译后修饰，这些都很难在外源宿主里表达出来。

2. 真核表达与原核表达不同，真核表达利用真核生物或真核细胞表达重组蛋白质。

常用的真核生物宿主主要有哺乳动物细胞、昆虫细胞和真菌细胞等。

与原核表达相比，真核表达的宿主细胞是高度复杂的，蛋白质表达的过程也需要考虑多个酶和底物的协同作用。

在实际应用中，对于两种表达方式，需要考虑多个因素，如表达载体、菌株和宿主细胞等。

此外，还需要合理的表达调节和蛋白结构优化等方面的计划。

二、蛋白质纯化技术蛋白质纯化是从复杂混合物中提取纯化目标蛋白的过程。

其主要作用是从经过表达的生物物质中分离出目的蛋白质，以便进行更深入的研究和应用。

一般来说，蛋白质纯化可以分为几个步骤：固定、溶解、层析、凝胶过滤和电泳等。

1. 溶解溶解是将生物物质中的蛋白质迅速分解为水溶液的过程。

这个过程最终会产生蛋白质，但这些蛋白质会成为含有多种其他杂质的复杂混合物。

2. 声明声明是通过加入化学物质或温度应力等方法将蛋白质释放出来，并使其与溶液中的其他组分分开。

声明的方法包括力学声明（如超声波或高压），化学声明和生物声明等。

重组蛋白质的表达纯化和结构鉴定在生物医学领域中，重组蛋白质凭借其广泛的应用前景成为了研究热点。

然而，要想获得高纯度的重组蛋白质，并对其结构进行准确的鉴定，需要经历一系列复杂而细致的实验步骤。

本文将从表达、纯化和结构鉴定三个方面介绍重组蛋白质的研究过程。

一、表达重组蛋白质的表达是研究重组蛋白质最初的关键步骤之一。

通常采用大肠杆菌（Escherichia coli）作为表达宿主。

首先，需要将目标基因克隆至表达载体中，确保其与启动子、转录因子等相互配合，并携带一定的标签，如His 标签、GST 标签等。

接着，将修饰好的表达载体转化至大肠杆菌中，采用选择性培养基筛选出目标菌株。

最后，将筛选得到的菌株进行大规模培养，促使目标基因在细胞内表达。

二、纯化获得表达目标蛋白的菌株后，需要将蛋白从细胞中纯化出来。

首先，采用超声波或高压颠破细胞壁，释放出蛋白质。

接着，通过离心等手段将蛋白质与其他细胞组分分离。

此时，可以利用目标蛋白质特异性的亲和层析柱，如镍柱、葡聚糖柱等，吸附目标蛋白质，并通过逆向洗脱等方法，得到高纯度的目标蛋白质。

三、结构鉴定获得纯度较高的重组蛋白质后，需要对其结构进行进一步的鉴定。

常用的结构鉴定方法包括X射线晶体学、核磁共振（NMR）、电子显微镜等。

X射线晶体学是目前应用最广泛的方法，通过将蛋白质结晶并进行X射线衍射实验，得到蛋白质的高分辨率结构。

NMR则通过测量蛋白质中核自旋的相对位置和相互作用关系，获取蛋白质的三维结构信息。

电子显微镜是一种能够获得蛋白质高分辨率结构的技术，主要应用于研究大分子复合物和纤维形态的蛋白质。

除了上述常用技术外，近年来还涌现出一些新的结构鉴定方法，如质谱联用技术、光学显微镜成像、负染电镜等。

这些方法的出现，为蛋白质结构鉴定提供了更多的选择和便利。

由于篇幅所限，本文仅对重组蛋白质的表达、纯化和结构鉴定进行了简要介绍。

事实上，研究重组蛋白质的过程还包括目标基因的设计与合成、蛋白质的功能分析等环节。

SUMO-TAT-Sox2融合蛋白的表达及纯化[摘要] 目的将小鼠Sox2基因、穿膜肽TAT以及小分子泛素样修饰蛋白SUMO融合并转入大肠杆菌中进行表达，最终获得大量具有高效穿膜活性的Sox2蛋白。

方法利用PCR技术扩增得SUMO-TAT融合基因，并插入到pET-3c载体。

再通过扩增获得小鼠Sox2基因，将其与pET3c-SUMO-TAT基础载体连接，构建得重组表达载体pET3c-SUMO-TAT-Sox2，然后转化到Rosseta(DE3)表达菌中，经IPTG诱导表达，使用Ni-NTA亲和层析进行分离纯化。

结果成功构建了pET3c-SUMO-TAT-Sox2原核表达载体，经终浓度为1 mmol /L的IPTG诱导4 h后表达约为57kDa的融合蛋白，以包涵体形式存在，Western Blotting检测显示良好特异性，经300 mmol/L咪唑洗脱可获得纯度较高的SUMO-TAT-Sox2融合蛋白。

结论得到大量带有穿膜肽TAT的融合蛋白Sox2，为今后利用重编程因子融合蛋白诱导体细胞重编程为iPS细胞奠定基础。

[关键词] Sox2基因；小分子泛素样修饰蛋白；TAT；原核表达；蛋白纯化转录因子Sox2属于HMG蛋白家族成员之一，具有维持胚胎干细胞自我更新能力，并能抑制中胚层细胞产生多种组织类型的细胞系的分化[1]。

Sox2可作为成体干细胞的分子标记物[2]。

范祖森等揭示了Sox2是通过招募介导组蛋白去甲基化和去乙酰化的NuRD复合物参与自噬调节，在细胞重编程过程中发挥重要作用[13]。

Sox2是通过转录激活SFRP2这一Wnt信号通路的拮抗因子，同时转录抑制WLS这一Wnt运输蛋白从而达到抑制经典Wnt信号通路的作用来实现从人胚胎干细胞向神经分化[4]。

由此可见，Sox2在在维持干细胞多能性以及细胞重编程中发挥重要作用。

小分子泛素样修饰蛋白(small ubiquitin-like modifier, SUMO)是一种与泛素在结构上十分相似的小分子多肽，作为重组蛋白表达的融合标签和分子伴侣，不仅可以与靶蛋白N端结合来帮助其正确转运和折叠，且SUMO有利于增加蛋白的可溶性，能够大大提高蛋白质在大肠杆菌的表达量[35]。