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什麽是包涵體,怎樣避免包涵體的產生

包涵體的形成是壹個由許多蛋白質參與的極端復雜的動力學過程,依賴於蛋白質的折疊速率和聚集速率,並且與蛋白質的合成和降解程度相關。強的表達系統,高的誘導劑濃度,相對較高的培養溫度常常造成包涵體的形成。除了外界因素,包涵體的形成依賴於蛋白質特異的折疊行為,而不是蛋白的通常特性,如大小,融合標簽,相對的疏水性。盡管如此,限制折疊速率的結構特性,如二硫鍵的形成常常是含有二硫鍵蛋白質正確折疊的限速步驟(並不絕對,因為有些蛋白質二硫鍵的破壞並不影響其功能),富含二硫鍵的蛋白質具有更為復雜的結構,當高

水平表達時,由於大腸桿菌細胞質是壹個偏還原性的環境,蛋白質容易形成錯配的二硫鍵,

這常常是包涵體形成的主要原因。膜蛋白具有暴露的疏水區,表達時易於聚集形成包涵體,也有可能由於降解或對細胞的毒性作用使得表達水平極低。蛋白質的糖基化可以影響到蛋白質的折疊行為和溶解性,當它們在原核系統進行表達時,也容易聚集。

防止包涵體常用的方法:

使用中等強度或弱的啟動子,低溫培養,有限的誘導,優化培養基條件,進行融合表達,

與伴侶分子和折疊酶***表達,表達定位於不同的空間,選擇突變的菌株或其他的原核表達系統。

增加蛋白質折疊的添加劑:

添加劑

可能的作用機制

甘油

對蛋白質具有優先的水合作用

/增加黏度L-精氨酸兩親分子/

滲壓劑甘氨酰甜菜堿

/

山梨糖醇 對蛋白質具有優先的水合作用

阿拉伯聚糖 增加黏度

木糖醇 增加黏度

乙醇 調節極性

DMSO 調節極性

兩性離子表面活性劑(Zwitterionic detergents)

保護非極性表面Triton X-100保護非極性表面硫代甜菜堿類物質(NDSBs)保護非極性表面蔗糖/海藻糖對蛋白質具有優先的水合作用/增加黏度N-氧化三甲胺(TMAO)對蛋白質具有優先的水合作用/滲壓劑三氟乙醇(TFE)促進二級結構的形成低濃度鹽酸胍使部分折疊的中間體不穩定/增加天然構象蛋白質的溶解性低濃度尿素使部分折疊的中間體不穩定/增加天然構象蛋白質的溶解性配體穩定天然結構狀態聚乙二醇保護熔球體(molten globule)/增加黏度需要強調的是在培養細菌時,在培養基中加入5%的乙醇可以起到壹定的防止包涵體產生的作用。

對比另外壹篇文章:

減少包涵體形成的策略

1. 降低重組菌的生長溫度,降低培養溫度是減少包涵體形成的最常用的方法,較低的生長溫度降低了無活性聚集體形成的速率和疏水相互作用,從而可減少包涵體的形成。

2. 添加可促進重組蛋白質可溶性表達的生長添加劑,培養E.coli時添加高濃度的多醇類、蔗糖或非代謝糖可以阻止分泌到周質的蛋白質聚集反應,在最適濃度範圍內添加這些添加劑不會影響細胞的生長、蛋白質的合成或運輸,其它促重組蛋白質可溶性表達的生長添加劑還有乙醇(誘導熱休克蛋白的表達)、低分子量的巰基或二硫化合物(影響細胞周質的還原態,從而影響二硫鍵的形成)和NaCl。

3. 供給豐富的培養基,創造最佳培養條件,如供氧、pH等。