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什么是包涵体,包涵体的形成原因盘点

2023-02-20 10:38:05
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  包涵体是指细菌表达的蛋白在细胞内聚集(尤其在大肠杆菌中),从而形成无生物活性、不可溶的固体颗粒,在显微镜下观察时为高折射区,与胞质中其他成分有明显区别。对于从事生物、医学等研究领域的科研者而言,包涵体的复性和纯化是非常重要的问题,同时也是一个很棘手的问题。

  包涵体的特点

  包涵体一般含有50%以上的重组蛋白,其余成分为核糖体元件、RNA聚合酶、外膜蛋白以及脂体、脂多糖等,难溶于水,只溶于变性剂如尿素、盐酸胍等。在大肠杆菌中,包涵体的直径一般在0.2—1.5μm之间。但有些包涵体比较大,直径大于大肠杆菌的直径,使得大肠杆菌有一个突起。在电子显微镜下观察到的包涵体通常呈现致密排布,具有光滑或粗糙的表面形态。包涵体通常以球形存在,但为了适应宿主细胞也会以圆柱形至卵圆形等形态出现。

  包涵体的形成原因

  大肠杆菌原核表达中包涵体的出现是比较常见的情况,其形成原因是多方面的,可能与环境因素有关,也可能与蛋白自身结构有关。了解包涵体的形成原因有助于我们在实验中采取相应措施,有利于目的蛋白的纯化。

  氨基酸组成

  一般含硫氨基酸数量越多,包涵体越容易形成,脯氨酸含量对包涵体的形成也具有一定影响。

  蛋白表达量

  当蛋白合成速度过快时,导致没有足够时间进行肽键折叠,二硫键不能正确配对;此外,过多蛋白间的非特异性结合,也导致蛋白质溶解度降低。

  环境因素

  重组蛋白所处的环境温度、培养基的成分、PH等对包涵体形成都会有影响,实验研究表明,温度高和PH接近等电点时包涵体容易形成。

  蛋白的来源

  重组蛋白是大肠杆菌的异源蛋白,由于缺乏真核生物蛋白翻译后修饰所需酶类(如糖基化等),致使中间体大量积累,容易形成包涵体沉淀。

  包涵体表达形式的优点

  虽然包涵体的形成给蛋白的分离纯化增加了难度,使得纯化过程更加繁琐,但以包涵体形式表达的蛋白在下游生产中也具有一定优势。

  包涵体无生物活性,所以进行超声破碎和之后的纯化步骤时,不用担心蛋白活性丧失的问题。

  有些蛋白对细胞有毒性,大量表达会导致细胞死亡,从而降低产率,而包涵体形式的蛋白由于丧失了生物活性从而可以大量高效表达。

  包涵体形式表达的蛋白,由于包埋了酶攻击的位点,可最大限度地抵抗蛋白酶的攻击。

  含有包涵体蛋白的细胞有较大的折射率,表达的产物比较容易进行在线观测定性,不需使用酶学或电泳方法进行鉴定。


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