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源于大肠杆菌蛋白的表达、液相色谱复性与纯化新进展

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摘要 对近两年来源于大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli)的蛋白表达和用蛋白折叠液相色谱(protein folding liquid chromatography, PFLC)法对所形成的包涵体目标蛋白的复性并同时纯化的新近发展做了简要的介绍和评述. PFLC 法用于包涵体蛋白分离、纯化很广, 其特点是除了在色谱柱上将目标蛋白与其他组分分开, 还同时要在色谱柱上进行包涵体蛋白折叠. 可以说, 现代生物技术中所用的大多数有价值蛋白产品的制备仍然有赖于不同机理的液相色谱(LC)法. 而用PFLC法对源于E.coli 的蛋白的制备方法更具可塑性和容易达到规模化, 其生成本可以成倍地降低. 该文主要内容包括了E.coli 蛋白的表达及样品前处理、PFLC 的实用范围、PFLC 的优化、PFLC中的新技术、新设备和新方法、PFLC 的分子学机理、应用事例及对未来的展望.
    随着基因工程技术的诞生和发展, 人们可以通过细菌发酵、真核细胞培养、甚至整体动物培育等多种方式, 大量取得过去只能从组织中提取的珍稀蛋白, 用于研究或疾病的治疗. 在近二十年来, 以酵母、中国仓鼠细胞(CHO)和昆虫等[1]真核细胞表达系统也获得了很大的进展. 与真核表达系统相比, 大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli)克隆表达的原核系统的优点是操作简单, 产量高, 成本低[2]. 因此, 以E.coli 为宿主的表达系统仍然受到研究者的青睐[3]. 但是, 由于真核基因在原核细胞中所表达的产物缺乏翻译后加工, 即绝大多数真核细胞蛋白缺少自我复性的能力, 在溶液中不能自发形成有活性功能的空间结构,成为不可溶解的、非活性聚集体的包涵体组分[4].
    包涵体是由错误折叠的多肽形成致密、非晶体性的蛋白沉淀物[5], 是蛋白质的高效表达以及变性蛋白质的聚集结果, 存在于细菌的细胞质和外周质间隙之间[6]. 真核基因在E.coli 中所表达的蛋白质多肽链在折叠的过程中, 在错误折叠的多肽链和正确地折叠成可溶蛋白的分子之间存在着一个动力学过程(图1)[7] .
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