什么是包涵体,怎样避免包涵体的产?
包涵体的形成是一个由许多蛋白质参与的极端复杂的动力学过程,
依赖于蛋白质
的折叠速率和聚集速率,并且与蛋白质的合成和降解程度相关。强的表达系统,
高的诱导剂浓度,相对较高的培养温度常常造成包涵体的形成。 除了外界因素,
包涵体的形成依赖于蛋白质特异的折叠行为,而不是蛋白的通常特性,如大小,
融合标签,相对的疏水性。尽管如此,限制折叠速率的结构特性,如二硫键的形
成常常是含有二硫键蛋白质正确折叠的限速步骤
(并不绝对,
因为有些蛋白质二
硫键的破坏并不影响其功能)
,
富含二硫键的蛋白质具有更为复杂的结构,
当高
水平表达时,
由于大肠杆菌细胞质是一个偏还原性的环境,
蛋白质容易形成错配
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包涵体的形成是一个由许多蛋白质参与的极端复杂的动力学过程,
依赖于蛋白质
的折叠速率和聚集速率,并且与蛋白质的合成和降解程度相关。强的表达系统,
高的诱导剂浓度,相对较高的培养温度常常造成包涵体的形成。
除了外界因素,
包涵体的形成依赖于蛋白质特异的折叠行为,而不是蛋白的通常特性,如大小,
融合标签,相对的疏水性。尽管如此,限制折叠速率的结构特性,如二硫键的形
成常常是含有二硫键蛋白质正确折叠的限速步骤
(并不绝对,
因为有些蛋白质二
硫键的破坏并不影响其功能)
,
富含二硫键的蛋白质具有更为复杂的结构,
当高
水平表达时,
由于大肠杆菌细胞质是一个偏还原性的环境,
蛋白质容易形成错配
的二硫键,
这常常是包涵体形成的主要原因。
膜蛋白具有暴露的疏水区,
表达时
易于聚集形成包涵体,也有可能由于降解或对细胞的毒性作用使得表达水平极
低。
蛋白质的糖基化可以影响到蛋白质的折叠行为和溶解性,
当它们在原核系统
进行表达时,也容易聚集。
防止包涵体常用的方法:
使用中等强度或弱的启动子,低温培养,有限的诱导,优化培养基条件,进行融
合表达,
与伴侣分子和折叠酶共表达,
表达定位于不同的空间,
选择突变的菌株
或其他的原核表达系统。
增加蛋白质折叠的添加剂:
添加剂
可能的作用机制
甘油
对蛋白质具有优先的水合作用
/
增加黏度
L-
精氨酸
两亲分子
/
渗压剂
甘氨酰甜菜碱
/
山梨糖醇
对蛋白质具有优先的水合作用
阿拉伯聚糖
增加黏度
木糖醇
增加黏度
乙醇
调节极性
DMSO
调节极性
两性离子表面活性剂(
Zwitterionic deterge
nts
)
保护非极性表面
Triton X-100
保护非极性表面
硫代甜菜碱类物质(
NDSBs
)
保护非极性表面
蔗糖
/
海藻糖
对蛋白质具有优先的水合作用
/
增加黏度
N-
氧化三甲胺(
TMAO
)
对蛋白质具有优先的水合作用
/
渗压剂
三氟乙醇(
TFE
)
促进二级结构的形成
低浓度盐酸胍
使部分折叠的
中间体
不稳定
/
增加天然构象蛋
白质的溶解性
低浓度尿素
使部分折叠的
中间体
不稳定
/
增加天然构象蛋
白质的溶解性
配体
稳定天然结构状态
聚乙二醇
保护熔球体(
molten globule
)
/
增加黏度
需要强调的是在培养细菌时,
在培养基中加入
5
%的乙醇可以起到一定的防止包
涵体产生的作用。
对比另外一篇文章:
减少包涵体形成的策略
1。
降低重组菌的生长温度,降低培养温度是减少包涵体形成的最常用的方法,
较低的生长温度降低了无活性聚集体形成的速率和疏水相互作用,
从而可减少包
涵体的形成。
2。
添加可促进重组蛋白质可溶性表达的生长添加剂,
培养
E。coli
时添加高浓度
的多醇
类、
蔗糖或非代谢糖可以阻止分泌到周质的蛋白质聚集反应,
在最适
浓度范围内添加这些添加剂不会影响细胞的生长、
蛋白质的合成或运输,
其它促
重组蛋白质可溶性表达的生长添加剂还有乙醇
(诱导热休克蛋白的表达)
、
低分
子量的巯基或二硫化合物
(影响细胞周质的还原态,
从而影响二硫键的形成)
和
NaCl
。
3。
供给丰富的培养基,创造最佳培养条件,如供氧、
pH
等。收起