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蛋白质的表达

汇报人：AA

2024-01-28

目录

contents

蛋白质表达概述

蛋白质表达系统

蛋白质表达调控

蛋白质表达技术

蛋白质表达应用

蛋白质表达挑战与展望

蛋白质表达概述

01

CATALOGUE

A

B

C

D

核糖体合成蛋白质

在细胞核中，DNA转录成mRNA，mRNA进入细胞质与核糖体结合，开始蛋白质的合成。

高尔基体分选与转运

加工后的蛋白质由高尔基体分选，通过囊泡转运至细胞膜或细胞内其他部位。

内质网加工

新合成的蛋白质进入内质网进行加工，如糖基化、羟基化等。

蛋白质分泌

部分蛋白质通过细胞膜分泌到细胞外，执行相应功能。

在细胞核中，以DNA为模板，RNA聚合酶催化合成mRNA的过程。

转录

翻译

转录后加工

翻译后调控

在细胞质中，以mRNA为模板，tRNA携带氨基酸，在核糖体上合成蛋白质的过程。

mRNA在转录后可能需要进行加工，如剪接、加帽、加尾等。

通过调节翻译速率或翻译后蛋白质的修饰等方式，对蛋白质表达进行调控。

蛋白质表达系统

02

CATALOGUE

生长快速，操作简便，适用于高通量表达；表达量高，易于纯化。

优点

缺乏真核生物的蛋白质翻译后修饰功能，如糖基化、磷酸化等；表达的蛋白质可能缺乏生物活性。

缺点

大肠杆菌表达系统、枯草芽孢杆菌表达系统等。

常用原核表达系统

具有蛋白质翻译后修饰功能，可表达具有生物活性的蛋白质；适用于复杂蛋白质的表达。

优点

缺点

常用真核表达系统

生长速度较慢，操作相对复杂；表达量相对较低，纯化难度较大。

酵母表达系统、昆虫细胞表达系统、哺乳动物细胞表达系统等。

03

02

01

优点

无需细胞培养，操作简便，可快速获得目标蛋白质；适用于高通量表达和蛋白质工程研究。

缺点

蛋白质翻译后修饰功能有限；表达量相对较低，纯化难度较大。

常用无细胞表达系统

基于大肠杆菌的无细胞表达系统、基于哺乳动物细胞的无细胞表达系统等。

蛋白质表达调控

03

CATALOGUE

通过与DNA结合，激活或抑制特定基因的转录。

转录因子

如DNA甲基化、组蛋白修饰等，影响基因转录活性。

表观遗传学修饰

识别并结合启动子，启动转录过程。

RNA聚合酶

1

2

3

协助核糖体识别和结合mRNA的起始信号。

翻译起始因子

促进核糖体在mRNA上的移动和氨基酸的添加。

翻译延伸因子

识别终止密码子，释放新合成的蛋白质。

翻译终止因子

通过泛素标记和蛋白酶体降解，调节蛋白质的稳定性。

泛素-蛋白酶体系统

协助蛋白质折叠成正确构象，防止蛋白质聚集和降解。

分子伴侣

通过改变蛋白质的电荷和构象，影响其稳定性和功能。

磷酸化与去磷酸化

蛋白质表达技术

04

CATALOGUE

通过PCR技术扩增目的基因，利用限制性内切酶将目的基因与载体DNA进行连接。

基因克隆

选择合适的表达载体，如质粒、噬菌体或病毒载体，将目的基因插入到载体中，构建成重组表达载体。

载体构建

将重组表达载体转化入宿主细胞，通过抗生素筛选或蓝白斑筛选等方法，挑选出阳性克隆。

转化与筛选

细胞培养

01

选择适当的培养基和培养条件，对宿主细胞进行传代培养，以获得足够的细胞数量。

细胞转染

02

利用化学方法（如脂质体转染）、物理方法（如电穿孔）或病毒介导的方法，将重组表达载体导入宿主细胞中。

瞬时表达与稳定表达

03

根据实验需求，可选择瞬时表达或稳定表达。瞬时表达在短时间内获得大量蛋白质，而稳定表达则通过基因整合实现长期稳定的蛋白质生产。

蛋白质纯化

通过层析法（如凝胶电泳、离子交换层析、亲和层析等）或沉淀法（如硫酸铵沉淀、有机溶剂沉淀等）对表达的蛋白质进行分离纯化。

蛋白质鉴定

利用质谱分析、氨基酸序列分析、免疫学方法等手段对纯化的蛋白质进行鉴定，确认其结构和功能。

活性检测与应用

对纯化的蛋白质进行活性检测，如酶活性测定、抗体结合实验等，以验证其生物学功能。根据实验需求，可将纯化的蛋白质应用于结构研究、功能分析、药物筛选等领域。

蛋白质表达应用

05

CATALOGUE

03

药物筛选

利用蛋白质表达系统构建药物筛选模型，快速筛选具有潜在治疗效果的药物分子。

01

药物研发

利用蛋白质表达系统生产具有特定功能的蛋白质药物，如抗体、疫苗、激素等。

02

疾病治疗

通过基因工程技术，将外源基因导入患者体内表达特定蛋白质，以替代或补充缺失的蛋白质，达到治疗疾病的目的。

蛋白质表达挑战与展望

06

CATALOGUE

通过基因合成或密码子优化技术，提高基因在宿主细胞中的表达效率。

优化基因序列

针对不同蛋白质特性，选择合适的表达系统和宿主细胞，如原核表达系统、真核表达系统等。

选择合适表达系统

在表达过程中添加必要的辅助因子，如分子伴侣、折叠酶等，以提高蛋白质的折叠效率和活性。

添加辅助因子

降低细胞毒性

通过基因工程手